不同草坪草凋萎和复苏期的蒸散特性研究

杨 洁，王建光，张 鑫

（内蒙古农业大学 生态环境学院，内蒙古 呼和浩特 010019）

草坪不但可净化空气、美化环境，也可作为娱乐性活动场地，因此，草坪在城市绿地面积不断增加。然而在干旱和半干旱地区，城市草坪需要经常浇水以维持景观需要，由此使得草坪在城市绿化中的应用饱受争议，干旱成为影响草坪草景观最主要的环境胁迫因子［1，2］。如何尽量少的用水维持好草坪景观，成为城市绿化面临的重大课题［3］。

抗旱性强的草坪草需水量仅是抗旱性弱的草坪需水量的1／2～2／3［4］。因此，研究草坪草种的蒸散特性，可以明确草坪水分需求规律，更好地指导草坪灌溉［5］，对城市园林绿化、公路护坡和水土保持等具有重要意义［6］。草坪蒸散量（ET）指草坪草蒸腾及草坪地表土壤蒸发的总耗水量，是体现草坪耗水的一个主要指标。不同种草坪草的蒸散量表现不一致［6－10］，即使是同种的草坪草，不同品种间的蒸散量差异依然明显［12－15］。通过研究亏水状态下和亏水后复水状态下的草坪蒸散量，为半干旱地区合理利用水资源提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 盆栽方法

试验在呼和浩特市内蒙古农业大学牧草试验地进行。盆栽所用土壤为壤土，将土壤过5mm×5mm土筛，混合均匀后装盆，每盆绝干土重10.16kg，盆口径28cm，深度23cm，土壤表面距盆沿5cm，土壤的表面积为530cm2。

1.2 供试草种

试验草种为草地早熟禾（Poapratensis）、多年生黑麦草（Loliumperenne）、高羊茅（Festucaarundinacea）。其中，草地早熟禾使用的品种为康尼（Conni）、肯塔基（Kentucky）、爱娃（Eva）；多年生黑麦草使用的品种为泰格（Tetra Green）；高羊茅使用的品种为狂欢（Jamboree）。

1.3 试验处理

2012年4月10日进行播种，每个草种10次重复，当草坪草株高达到5cm的时候进行间苗、补苗处理，定苗密度为1株／cm2，即各花盆植株数为530株。在未成坪之前不做控水处理。草坪成坪之后，将草坪草高度控制在5cm［16］，并将每次修剪后的草屑从花盆内移除。

1.4 观测指标及测定方法

1.4.1 田间持水量与土壤质地的测定 田间持水量是指降水或灌溉后，多余的重力水已经排除，渗透水流已降至很低或基本停止时土壤所吸持的水量，被认为是作物可有效利用的上限土壤含水量。田间持水量只取决于土壤孔隙的大小和数量，而土壤孔隙的大小和数量又依赖于土壤质地。因此，可通过土壤的田间持水量来判断试验所用土壤的质地。对试验所用土壤的田间持水量进行了10次重复测试，先将花盆放置在遮阳且无直流空气流通的地方，充分灌溉，直至花盆底部排水孔处有水分渗出。然后静置12h，取出土样置于105℃烘箱中烘干12h后，称干土重即可计算出土壤田间持水量［17］，平均值为289.807 5g／kg，根据不同土壤田间持水量的范围可知此次试验所用土壤为粘壤土。

1.4.2 凋萎系数的测定 凋萎系数是指导致植物产生永久萎蔫时的土壤含水量。用来表示植物可利用土壤水的下限。成坪后，将各草种花盆搬入遮雨的塑料棚内，防止控水试验期间有降水落入盆中。在开始控水试验之前对草坪进行修剪，草坪草高度在5cm，然后，充分灌溉，直至花盆底部有水渗出，之后不再对草坪进行灌溉。当草坪草叶片出现萎蔫症状闭合之前，每隔2d使用电子秤测量1次花盆的重量，并记录。在草坪草叶片开始合闭的当天至草坪草全部青枯当天，按照每盆草坪草叶片萎蔫枯黄达到25%、50%、75%、100%的当天，以及草坪草叶片萎蔫枯黄100%之后的第2、4、6、8d的规定时间称重，之后对当日所观测的花盆再次充分灌溉，直至花盆底部有水分渗出，并观察记录各处理草坪草恢复生机株数达到100%时所需的时间。达不到50%恢复生机株数的土壤含水量处理即为该草坪草的凋萎系数［17］。

凋萎系数相对含水量（%）＝植物凋萎时的土壤含水量／田间持水量×100%

1.4.3 蒸散量测试 当草坪草叶片出现萎蔫症状闭合之前，每隔2d测量1次花盆的重量，并记录［13］。在草坪草叶片开始合闭的当天至草坪草全部青枯当天，按照每盆草坪草叶片萎蔫枯黄达到25%、50%、75%、100%的当天，以及草坪草叶片萎蔫枯黄100%之后的第2、4、6、8d时，从早上8∶00开始，每隔2h称量各品种的花盆重量，直至当天20∶00［18］。并计算各时段的蒸散量，以此绘出草坪草蒸散量的日变化和萎蔫期间变化。

1.4.4 恢复天数的测定 在草坪叶片闭合当天至草坪草叶片全部萎蔫枯黄后的第8d，在测量完该状态全天蒸散量之后，对所观测的草坪草充分灌水，直至底部有水渗出。观测该状态草坪草100%恢复景观所需的天数。

1.4.5 数据分析 使用SAS9.0对数据进行方差分析及显著性检验，使用EXCEL2003作图。

2 结果与分析

2.1 草坪草凋萎系数

各草坪草的凋萎系数的相对含水量在40%～55%。草地早熟禾的3个品种，康尼、肯塔基、爱娃凋萎系数及其相对含水量差异显著；多年生黑麦草和高羊茅2个品种的凋萎系数及其相对含水量差异显著；康尼、肯塔基、爱娃与多年生黑麦草和高羊茅品种凋萎系数及其相对含水量差异显著。

表1 各草种凋萎系数及凋萎系数相对含水量的差异性Table1 The difference of wilting coefficient and the relative water content between different turfgrasses

2.2 不同草坪草萎蔫期蒸散量的变化趋势

进行控水试验之后，草地早熟禾康尼、肯塔基、爱娃在各状态下日蒸散量变化趋势基本相同，控水试验进行到第9d前日蒸散量变化呈上升趋势，到第10d之后日蒸散量显著下降；第10～40d的日蒸散量在10～70mm变动；第50～54d时各草坪草的日蒸散量不足10mm；第54d之后各草坪草的日蒸散量基本没有变化。高羊茅的日蒸散变化趋势与草地早熟禾相近。多年生黑麦草的日蒸散量变化曲线则与其他草种有所差异，在进行控水试验第6d时日蒸散量便达到高峰；其后的日蒸散量变化趋势与草地早熟禾各品种和高羊茅相似。

各草坪草的日蒸散量随着亏水进程延长都经历了先升高后下降的过程。原因是亏水初期阶段，土壤含水量多为自由水，易于蒸散；当自由水消耗殆尽束缚水蒸散时，随着土壤含水量的逐步减少，土壤的持水能力和植物的吸水能力越来越强，同时表明土壤水分的蒸散能力却越来越弱。

图1 控水后不同草坪草蒸散量Fig.1 The ET trend of different turfgrasses after treatment

2.3 亏水条件下不同凋萎状态草坪的日蒸散特征

当草坪草开始青枯时，高羊茅、多年生黑麦草与草地早熟禾的蒸散特征曲线类似，在12∶00～14∶00，出现蒸散量的小高峰，在18∶00～20∶00蒸散量达到全天最高；康尼、肯塔基、爱娃蒸散特征曲线变化趋势基本相同。草坪草全部青枯时，草地早熟禾和多年生黑麦草的蒸散量特征曲线呈近似正态分布曲线；而高羊茅在18∶00～20∶00时又出现了蒸散量的高峰。在草坪草枯黄25%时，多年生黑麦草和高羊茅在12∶00～14∶00和14∶00～16∶00时出现2个蒸散量的高峰值；除爱娃外的蒸散量变化比较平缓，而康尼在18∶00～20∶00出现第3个蒸散量的高峰值。在草坪枯黄50%时，高羊茅的蒸散量高峰值出现在12∶00～14∶00；多年生黑麦草在10∶00～12∶00与14∶00～16∶00出现2个蒸散量的高峰值；康尼蒸散量高峰值出现在12∶00～14∶00，肯塔基在10∶00～12∶00与14∶00～16∶00出现2个蒸散量的高峰值，爱娃的峰值则出现在8∶00～10∶00。随着亏水胁迫程度的加深，各草坪之间的蒸散量的变化变得更加随机。枯黄75%时，多年生黑麦草出现2个蒸散量的高峰；高羊茅在12∶00～14∶00出现蒸散高峰；康尼在10∶00～14∶00时出现蒸散量峰值，肯塔基和爱娃出现2个蒸散量的高峰。全枯当天，只有肯塔基和爱娃2个草种在14∶00～16∶00可以测量到蒸散量。全枯2d，多年生黑麦草和高羊茅没有蒸散量的变化；草地早熟禾品种只有康尼在早上8∶00～10∶00时可以观测到蒸散量。全枯4d，多年生黑麦草在12∶00～14∶00观测到蒸散量；高羊茅在16∶00～18∶00时测量到蒸散量的变化；草地早熟禾康尼在早上8∶00～10∶00时可以观测到蒸散量，爱娃和肯塔基观测不到蒸散量的变化。在全枯第6d和全枯第8d时，试验所用草种蒸散量均为0，因此，观测不到蒸散特征曲线（图2）。

2.4 复水对不同草坪草亏水凋萎后恢复原景观所需要时间的影响

在达到凋萎系数之前，康尼、肯塔基、爱娃恢复景观所用的时间基本相同；多年生黑麦草、高羊茅恢复景观所用的时间基本相同；康尼、肯塔基、爱娃和多年生黑麦草、高羊茅恢复景观所用时间一致。100%全株恢复绿色原景观所需时间随着亏水程度加深而延长。在全枯第6d时，草地早熟禾品种康尼、肯塔基，多年生黑麦草和高羊茅不再恢复原景观。全枯第8d时，草地早熟禾品种爱娃不再恢复原景观。

3 讨论

康尼、肯塔基、爱娃凋萎系数差异显著，这3个草地早熟禾的品种与多年生黑麦草、高羊茅的凋萎系数差异也达到显著水平。3种草坪草的凋萎系数排序为高羊茅＞草地早熟禾＞多年生黑麦草，与前人［7，10，12－15，19］研究结果一致。

研究跟踪观测了从控水试验开始到坪草全部枯死期间的日蒸散量变化。在水分变化尚未影响景观之前，日蒸散量随日期的推移而增加。草地早熟禾各品种康尼、肯塔基、爱娃在控水试验进行到第9d时，日蒸散量达到控水时期的最高峰。在试验第10d称重时已有部分叶片开始闭合，出现凋萎征兆，此时所测量的日蒸散量的值与前3次所测量的值变化显著，日蒸散量直线下降。第10～27d的称重是从开始出现凋萎到全部青枯的过程，日蒸散量在20～70mm变化，且随着日期的推移而波动性下降。在试验进行到第56～58d时，所测得的日蒸散量为0mm，此时各草种的土壤含水量达到凋萎系数。高羊茅控水试验时期的日蒸散量变化特征与草地早熟禾各品种一致。而多年生黑麦草控水时期的日蒸散量高峰则出现在控水试验第6d，其余时段的日蒸散量变化与草地早熟禾各品种和高羊茅变化一致。

图2 控水试验后不同凋萎状态下不同草坪草的日蒸散特征Fig.2 The characteristic of different turfgrasses in different drought state

图3 各草坪不同状态下恢复景观所需时间Fig.3 Required days for recover

各草坪草在不同凋萎状态下，蒸散量的特征曲线不同；在全部青枯之后，随着亏水程度加深，即使在相同凋萎状态下，各草种的蒸散量曲线也不同。在土壤含水量到达各草坪草凋萎系数之前，不同草种在相同凋萎状态下恢复景观所用的时间基本一致，恢复所用时间随着亏水程度加深而延长。在草坪的实际管理工作中，对草坪频繁灌溉或一次灌溉过多都会导致草坪的蒸散量增大，不利于节水灌溉。灌溉的最适宜时机应掌握在草坪部分叶片闭合到青枯之间。此时景观尚未受到严重影响，复水之后恢复景观也较快，也可减少草坪不必要的蒸散。

4 结论

草地早熟禾康尼、肯塔基、爱娃3个品种间的凋萎系数差异显著；多年生黑麦草和高羊茅的凋萎系数差异显著；康尼、肯塔基、爱娃与多年生黑麦草和高羊茅的凋萎系数差异也显著。说明凋萎系数与草坪草种类和品种都显著相关。爱娃的凋萎系数在所测试草种中最低，是试验中最耐旱的草种。在控水试验第9d时，草地早熟禾的3个品种康尼、肯塔基、爱娃日蒸散量均达到高峰值；高羊茅日蒸散量与草地早熟禾一样也在第9d达到高峰值，而多年生黑麦草的日蒸散量则在第6d达到高峰值，此时蒸散量为334.75mm／d。部分叶片青枯时，康尼、肯塔基、爱娃的日蒸散量显著下降；多年生黑麦草和高羊茅日蒸散量也显著下降，平均蒸散量为40mm／d。当达到各草种凋萎系数时，所有草种的日蒸散量均为0。复水后在相同状态下不同草种的恢复时间基本一致，草地早熟禾的康尼、肯塔基全枯之后第4d前复水可恢复原状，多年生黑麦草、高羊茅与其一样，而草地早熟禾的爱娃则在全枯之后的第6d前复水才能恢复原状。

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