践踏对草垫式人造-天然混合草坪质量的影响

张桐瑞，李富翠，韩烈保，陈雨峰，宋桂龙，张亚楠，陈佳宝，唐斌，窦玮豪

（北京林业大学草业与草原学院，北京100083）

混合草坪是指由天然草坪和草垫或草丝构成的草坪，它结合了天然草坪和人造草坪的优点，使运动场表面更加稳定，耐践踏。根据加固方式不同，可分为水平加固和垂直加固，即草垫式混合草坪和植丝式混合草坪［1-2］。其中草垫式混合草坪以天然草坪坪床为基础，先铺设草垫层再进行种植，草坪草的根系穿过草垫上经纬线之间的空隙向下生长，或缠绕在草垫底部［3-4］，吸取水分和养分维持草坪草生长。

践踏是影响运动场草坪运动质量的重要胁迫之一。践踏对草坪的伤害包括草皮磨损、土壤紧实、土壤横向迫移及草皮削起和遗留凹槽等［5］。研究表明，践踏胁迫会使草坪草的坪观质量产生不同程度的下降，过度践踏会导致草坪生物量降低，生长速率减慢，影响草坪草的生长，还会增加坪床土壤紧实度，影响土壤水分入渗［6-10］。

目前国内对混合草坪的研究较少，主要集中在混合草坪的坪观质量、稳定性以及运动质量［1-4］。作为运动场地，草坪的耐践踏性是衡量草坪质量的重要指标，国内有关践踏对混合草坪质量影响的研究多集中在植丝式混合草坪。对植丝式混合草坪的研究表明，坪观质量、地上和地下生物量与践踏强度呈负相关，且植丝对草坪草的冠层和根系起到保护和支持作用。同时植丝式混合草坪显著降低了践踏对草坪草生理响应的影响，促进了草坪草的恢复［11-12］。但有关践踏对草垫式混合草坪质量影响的研究少见报道。仅有满达等［13］初步构建了混合草坪的模型，以及张桐瑞等［14］通过盆栽试验对草垫式混合草坪坪观质量、根系生长以及坪床稳定性的研究。对于草垫式混合草坪的综合评价，尤其是涉及实用性方面的研究尚无报道。

本试验在前人研究的基础上，以无践踏处理为对照，研究轻度、中度和重度践踏条件下，以多年生黑麦草（Lolium perenne）为研究材料，在田间建植不同的草垫式混合草坪，并从草坪的坪观质量、草坪草生长特性以及运动质量等方面进行研究，为草垫式混合草坪的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

采用多年生黑麦草品种‘名仕’，购自北京正道生态有限公司，发芽率为85%。本试验使用的各草垫产品为市面上常用产品，具体规格如表1所示。

表1 网垫产品参数Table 1 Carpet information

1.2 草坪建植与管理

试验在北京林业大学草坪研究所昌平试验基地进行。坪床结构参考国际足联（FIFA）天然草坪足球场管理指南中Basic pipe drainage 结构建造［15］，根系层采用沙土铺设，铺设厚度为30 cm，粒径分析见表2。于2020年9月进行播种，日常草坪养护的修剪高度为2.5～3.0 cm，平均每周修剪一次，根据生长速度调整修剪频率。草屑运出场外进行处理。喷灌采用预埋的自动喷灌系统，每日1～2 次，每次1～2 h，喷灌遵循“见干见湿”的原则。草坪出现杂草时人工拔除。种植期间施用氮磷钾复合肥，产品通用名称为复混肥料（硫酸钾型），N∶P∶K=15∶15∶15，每两周施用一次，每次施用量为15 g·m-2，购买自枫彩缓释肥料（江苏）有限公司。进入草坪病害发生期前，施用草坪专用的广谱杀菌剂。

表2 粒径分析表Table 2 Analysis of particle size

1.3 试验设计

本试验采用裂区试验设计，主处理为草垫类型，分别为无草垫对照组（CK）、草垫处理组一（A）和草垫处理组二（C）；副处理为践踏强度，分别为无践踏（W）、轻度践踏（L）、中度践踏（M）和重度践踏（H）共4 个践踏强度，主、副处理均为随机区组排列。试验区组设置见图1。每个小区面积为0.6 m ×1.0 m，不同小区之间设有20 cm 的保护行。本试验所使用的模拟践踏器根据Kowalewski 等［9］研发的模拟践踏器改造制成。践踏频率根据研究中对足球比赛各区域的观察和统计［16-18］，同时结合实际，综合计算分析得出跑动中运动员对地面的平均压强［19］。模拟践踏依照专业足球运动员在实际比赛中跑动时产生的压强和平均鞋钉数，依据相关模拟践踏器的文献进行设计，与国外的相似模拟践踏器效果相同［20］。在此试验中，轻度践踏（L）模拟每周1 场职业足球比赛；中度践踏（M）模拟每周2 场职业足球比赛；重度践踏（H）模拟每周4 场职业足球比赛［21-22］；于成坪后第1、2、3 和4 周进行践踏处理，共践踏4 周。

图1 小区设计Fig.1 Design of plot

1.4 样品采集与测定

1.4.1 草坪坪观质量的测量 草坪色泽、盖度和坪观质量评分分析分别于践踏1、2、3、4 周后进行测定。其中草坪色泽使用TCM500 草坪色彩分析仪（SpectrumTM，北京易科泰生态技术有限公司）进行测评；草坪坪观质量评分分析采用九分法对草坪密度、颜色、质地、均一性进行打分［23］。草坪盖度采用网格法进行测定［11］。

1.4.2 生长特性的测定 分别于践踏1、2、3、4 周后进行取样，每个处理重复取样3 次。采用直剪环刀（内径61.8 mm，高度100 mm）进行取样。对环刀内的草坪草根系进行清洗，用清水将沙子全部冲洗干净，用镊子将垫子全部分解，将根系全部取出。地上、地下生物量采用烘干法测定，将植株地上部分和地下部分鲜样在烘箱105 ℃条件下放置2 h 杀青，之后在85 ℃条件下烘干至恒重。草坪损伤程度参照美国National Turfgrass Evaluation Program 评分系统的方法进行［24］，从0 到1 表示。无损伤表示小区草坪损伤面积为0，轻度损伤表示草坪损伤面积占小区面积的10%～30%（0.1～0.3），中度损伤表示草坪损伤面积占小区面积的40%～60%（0.4～0.6），严重损伤表示草坪损伤面积占小区面积的70%～90%（0.7～0.9），1 表示小区内草坪全部死亡。根系形态的取样和测定于践踏4 周后进行，取样方法同生物量。根系扫描仪购自爱普生（中国）有限公司，型号为Epson Scan V700，用其对草坪草根系进行扫描，获取根系扫描图像，并存入计算机，之后采用根系分析系统软件Win-RHIZO PRO 2013（Regent Instruments Inc.，Canada）进行分析，获得根长、根表面积、根体积。

1.4.3 运动质量的测定 运动质量的测定分别于践踏1、2、3、4 周后进行，每个处理重复测定3 次。反弹率的测定采用足球反弹法。测定用球应符合FIFA 比赛标准要求，打气至气压为0.7 kg·cm-2，使球从2 m 高处自由下落，记取第一次反弹时的高度值。计算公式如下：

反弹率＝反弹高度/下落高度×100%

扭动摩擦采用扭动摩擦测定仪（TRTD-TSST ，中国），参照国际足联（FIFA）标准规范的仪器测定［15］。头部损伤系数（the head injury criterion，HIC）采用HS2005 冲击强度测试仪（Uniaxe-Ⅱ，上海）测定，购买自上海浩顺科技有限公司。HIC 是运动场表面减震性能的主要决定因素，可作为头部损伤风险的量度，HIC 得分为1000表示人类耐受的“安全”限制，超过该限制，可能会导致致命的头部损伤风险［25］。坪床土壤紧实度采用TJSD-750Ⅱ型土壤紧实度仪测定［26］，购买自浙江托普云农科技股份有限公司，测定深度为地下5 cm。表面硬度使用083 型Clegg 土壤冲击仪进行测定［27］（SD instrument，UK）。测锤为圆柱形，质量为2.25 kg，直径50 mm，在30 mm 的导管中下落，记录草坪硬度计所示数值，单位为Gm。

1.5 数据分析

原始数据采用Excel 2019 整理，分析软件为SPSS 18.0。显著性水平设定为α=0.05，采用单因素方差分析（One-way ANOVA）方法对数据进行分析，并利用最小显著差异法（LSD）检验不同数据组间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 草坪坪观质量

2.1.1 色泽 随着践踏强度的增加，草坪草的色泽大致呈现逐渐降低的趋势（图2）。践踏对不同处理之间的影响不同，对无草垫对照组的影响大于有草垫处理组。在重度践踏条件下，有草垫草坪草色泽均高于无草垫对照组，且践踏1、2 和4 周后均表现出显著差异。随着践踏时间的增加，草坪草色泽呈现降低的趋势。践踏2 周后，在中度和重度践踏条件下，A、C 试验组均在不同程度上高于对照组。在中度践踏下，各处理间色泽表现为C＞A＞CK，A、C 试验组分别比对照组显著提高了15.4%和19.5%（P＜0.05），在重度践踏条件下，表现为A＞C＞CK，其中A 试验组比对照组提高了32.2%，且差异显著（P＜0.05）。在践踏4 周后的重度践踏条件下，A、C 试验组分别比对照组色泽显著提高了45.5%和39.0%（P＜0.05）。

图2 践踏处理对草垫式混合草坪色泽的影响Fig.2 Effect of trampling stress on color of carpet hybrid turf

2.1.2 盖度 随着践踏强度的增加，草坪草盖度呈现下降的趋势（图3），且随着践踏强度的增加，A、C 试验组的表现优于对照组的程度越高。以践踏3 周后为例，无草垫对照组在重度践踏下的盖度仅为20，比无践踏下对照组的93 下降了78.5%，而A、C 试验组则分别下降了45.3%和43.0%。践踏1 周后，A、C 试验组在轻度、中度和重度条件下均显著高于对照组，其中C 试验组分别比对照组提高了37.3%、74.5%和150.0%；践踏2、3 周后，A、C 试验组在中度和重度践踏条件下均高于对照组，且差异显著（P＜0.05）；践踏4 周后，试验组在3 个践踏强度下均显著高于对照组（P＜0.05），以A 试验组为例，在轻度、中度和重度践踏条件下，草坪盖度分别比对照组显著提高了37.3%、60.4%和136.4%（P＜0.05）。

图3 践踏处理对草垫式混合草坪盖度的影响Fig.3 Effect of trampling stress on coverage of carpet hybrid turf

2.1.3 坪观质量评分分析 随着践踏强度的增加，草坪的坪观质量评分分析呈现下降的趋势（图4）。在无践踏处理下，各处理之间无显著差异（P＞0.05）；随着践踏强度的增加，各处理之间开始表现出差异。践踏1 周后，各处理仅在重度践踏条件下表现出显著差异（P＜0.05），其中A、C 试验组分别比对照组提高了44.7% 和39.5%；践踏2 周后，在轻度践踏和重度践踏下A、C 试验组均显著高于无草垫对照组（P＜0.05）；践踏4 周后，试验组和对照组在3 个践踏条件下均表现出显著差异（P＜0.05），其中在重度践踏条件下，A、C 试验组的坪观质量均比对照组提高了207.7%。随着践踏时间的增加，草垫处理组的坪观质量优于无草垫对照组。践踏2 周后，A、C 试验组在重度践踏下的表现均比无践踏下降了35.0%，而对照组下降了58.4%；践踏3 周后，A、C 试验组在重度践踏下的表现分别比无践踏下降了36.0%和49.3%，对照组下降了67.5%。

图4 践踏处理对草垫式混合草坪坪观质量评分分析的影响Fig.4 Effect of trampling stress on performance quality score analysis of carpet hybrid turf

2.2 生长特性

2.2.1 地上生物量 在无践踏条件下，不同处理间地上生物量无显著差异，随着践踏强度的增加，草坪草地上生物量大致呈现下降的趋势（图5）。践踏1 周后，有草垫试验组在重度践踏条件下显著高于无草垫对照组（P＜0.05），A、C 试验组分别比对照组提高了133.1%和164.2%；践踏4 周后，有草垫试验组在中度和重度践踏条件下均显著高于无草垫对照组（P＜0.05），其中在中度践踏条件下，A、C 试验组分别比对照组提高了126.5%和83.1%，在重度践踏条件下，A、C 试验组分别比对照组提高了333.3%和197.4%。践踏2 周后，A、C 试验组随着践踏强度的增加未表现出显著差异（P＞0.05），而对照组在中度和重度践踏下分别比对照组显著降低了53.6%和71.7%（P＜0.05）。

图5 践踏处理对草垫式混合草坪地上生物量的影响Fig.5 Effect of trampling stress on aboveground biomass of carpet hybrid turf

2.2.2 地下生物量 地下生物量在各个践踏强度下有草垫处理组和无草垫对照组的表现有所不同（图6）。践踏1 周后，A、C 试验组在不同践踏强度下的表现均为轻度践踏＞无践踏＞中度践踏＞重度践踏，而对照组表现则随着践踏强度的增加而降低，在中度和重度践踏条件下分别比对照组显著降低了61.4%和79.2%（P＜0.05）。在各个践踏处理时间内的重度践踏下，A、C 试验组均显著高于无草垫对照组（P＜0.05）。其中践踏2 周后A、C试验组分别比对照组显著提高了206.4%和143.2%（P＜0.05）；践踏3 周后，A、C 试验组分别比对照组提高了283.8%和430.7%；践踏4 周后，分别比对照组显著提高了141.4%和196.1%（P＜0.05）。

图6 践踏处理对草垫式混合草坪地下生物量的影响Fig.6 Effect of trampling stress on underground biomass of carpet hybrid turf

2.2.3 根系形态参数 由图7可知，各处理的根系形态指标均随着践踏强度的增加而减少，在轻度、中度和重度践踏条件下，有草垫试验组的总根长、总根表面积和总根体积均高于无草垫对照组，但A、C 处理组在各个践踏条件下无显著差异（P＞0.05）。A、C 试验组的总根长在轻度践踏强度下比对照组提高了105.3%和87.7%，中度践踏条件下比对照组提高了239.1%和266.1%，重度践踏下分别比对照组提高了152.6%和94.7%，总根表面积和总根体积也有不同程度的提高，整体变化趋势与总根长一致。

图7 践踏处理对草垫式混合草坪根系形态参数的影响Fig.7 Effect of trampling stress on root morphological parameters of carpet hybrid turf

2.3 运动质量

2.3.1 表面硬度 随着践踏强度的增加，各处理混合草坪的表面硬度呈现增加的趋势（图8）。且在各个践踏强度下，3 个处理组之间的表面硬度表现为C＞A＞CK，在不同处理间表现出不同水平的差异。且随着践踏时间的增加，草坪的表面硬度大致呈现增加的趋势。在践踏3 周后各处理间差异显著（P＜0.05）。在无践踏、轻度践踏、中度践踏和重度践踏条件下，C 处理组分别比对照组提高了32.1%、25.8%、30.1%和38.1%，且差异显著（P＜0.05）；A 处理组分别比对照组提高了17.6%、25.3%、24.3%和30.7%，其中在轻度、中度和重度践踏条件下达到显著性差异（P＜0.05）。

图8 践踏处理对草垫式混合草坪表面硬度的影响Fig.8 Effect of trampling stress on hardness of carpet hybrid turf

2.3.2 反弹率 由图9可知，经过相同的践踏时间后，各处理间的反弹率随着践踏强度的增加而增加。在践踏1 周后的无践踏条件下，各处理之间的表现为C＞A＞CK，其中A、C 试验组分别比对照组提高了15.2%和20.3%，且在C 试验组和CK 对照组之间差异显著（P＜0.05）。践踏2 周后，对照组在各践踏强度下均显著高于无践踏组（P＜0.05），A 试验组在中度和重度条件下显著高于对照组（P＜0.05），而C 试验组仅在重度践踏下表现出显著差异（P＜0.05）。践踏3 周后，A、C 试验组在各践踏条件下无显著差异（P＞0.05），而对照组在重度践踏下的反弹率比对照组显著提高了12.7%（P＜0.05）。

图9 践踏处理对草垫式混合草坪反弹率的影响Fig.9 Effect of trampling stress on rebound rate of carpet hybrid turf

2.3.3 扭动摩擦 在各个践踏强度下，不同处理的混合草坪间扭动摩擦整体呈现出A、C 处理组高于CK 对照组的趋势；同一践踏时间内，无草垫对照组随着践踏强度的增加而降低（图10）。践踏1 周后，A 试验组在无践踏、轻度和重度践踏3 个践踏条件下均显著高于对照组（P＜0.05），分别比对照组提高了34.5%、28.7%和26.0%；C 试验组在无践踏、轻度和中度践踏3 个践踏条件下均显著高于对照组（P＜0.05），分别比对照组提高了29.2%、41.5% 和42.6%。践踏2 周后，各处理组在中度践踏条件下表现出显著差异（P＜0.05），A 试验组比对照组显著提高了34.1%（P＜0.05）。践踏3 周后，C 试验组在中度和重度践踏条件下均显著高于对照组（P＜0.05），在重度践踏条件下A、C 试验组分别比对照组显著提高了36.2%和33.0%（P＜0.05）；践踏4 周后，各处理在无践踏、轻度和中度践踏条件下扭动摩擦的差异不显著（P＞0.05），在重度践踏条件下表现为C＞A＞CK，其中A、C 试验组分别比对照组提高了36.9% 和54.0%，且差异显著（P＜0.05）。

图10 践踏处理对草垫式混合草坪扭动摩擦的影响Fig.10 Effect of trampling stress on rotational resistance of carpet hybrid turf

2.3.4 头部损伤系数 随着践踏强度的增加，各处理的草坪头部损伤系数均有增加的趋势（图11）。且在各个践踏强度下，A、C 试验组的HIC 均高于对照组，但A、C 试验组之间无显著差异（P＞0.05）。践踏1 周后，各处理在4 个践踏强度的表现均为C＞A＞CK，其中在轻度和重度践踏条件下，C 试验组HIC 均显著高于对照组（P＜0.05），分别比对照组提高了34.9%和57.6%；践踏2 周后，C 试验组在轻度和中度践踏条件下分别比CK 对照组提高了38.4%和24.4%，且达到显著差异（P＜0.05）；践踏3 周后，C 试验组在无践踏和重度践踏条件下分别比CK 对照组显著提高了26.2%和27.2%（P＜0.05）；践踏4 周后，C 试验组在无践踏、中度和重度践踏条件下均显著高于对照组（P＜0.05），分别比对照组提高了51.7%、30.1%和51.6%，且在重度践踏下，A 试验组比对照组HIC 提高了53.2%，也达到显著性差异（P＜0.05）。

图11 践踏处理对草垫式混合草坪头部损伤系数的影响Fig.11 Effect of trampling stress on HIC of carpet hybrid turf

2.3.5 土壤紧实度 在各个践踏条件下，A、C 试验组土壤紧实度均高于CK 对照组（图12）。在践踏1 周后，A、C 试验组的坪床土壤紧实度在4 个践踏强度下均显著高于对照组（P＜0.05），其中C 试验组在无践踏、轻度、中度和重度践踏条件下分别比对照组提高了149.3%、106.8%、100.3%和58.8%。践踏2 周后，轻度践踏条件下，各处理间表现为C＞A＞CK，且CK 与C 处理间差异显著（P＜0.05）；在中度和重度践踏条件下，C 试验组的坪床土壤紧实度分别比对照组提高了25.6%和31.2%。践踏3 周后，在4 个践踏条件下的各处理表现均为C＞A＞CK，其中C 试验组在各个践踏强度下均显著高于A 试验组和对照组（P＜0.05），A 试验组在无践踏条件下比对照组提高了144.4%，且差异显著（P＜0.05）。践踏4 周后，C 试验组在各个践踏强度均显著高于对照组（P＜0.05），A 试验组在轻度和重度践踏条件下分别比对照组显著提高了189.4%和120.1%（P＜0.05）。在无践踏条件下，C 试验组比A 试验组显著提高了103.9%（P＜0.05），其余践踏条件下无显著差异（P＞0.05）。

图12 践踏处理对草垫式混合草坪土壤紧实度的影响Fig.12 Effect of trampling stress on soil compaction of carpet hybrid turf

2.3.6 损伤程度 在同一践踏时间下，草坪损伤程度随着践踏强度的增加而增加（图13）。在各个践踏强度下，A、C 处理组草坪损伤程度均低于无草垫对照组。践踏3 周后，各个践踏强度下各处理损伤程度表现为CK＞A＞C，其中C 试验组在轻度、中度和重度践踏条件下分别比对照组显著降低了67.6%、56.9%和47.1%（P＜0.05），A 试验组分别比对照组显著降低了51.3%、35.4%和41.2%（P＜0.05）；践踏4 周后，A 试验组的损伤程度均显著低于无草垫对照组（P＜0.05），在轻度、中度和重度践踏条件下分别比对照组降低了62.9%、49.1%和39.0%；C 试验组分别比对照组降低了57.1%、45.5% 和39.0%，且在中度和重度践踏下达到显著差异（P＜0.05）。

图13 践踏处理对草垫式混合草坪损伤程度的影响Fig.13 Effect of trampling stress on injury degree of carpet hybrid turf

3 讨论

3.1 草坪坪观质量

本试验从草坪草色泽、盖度以及坪观质量评分分析对草坪的综合表现进行评价。践踏胁迫会直接造成草坪草的物理损伤，包括对叶片、茎和根基部组织的挤压、撕裂和磨损等。影响到叶片的光合作用和生理调控，导致草坪草活力下降，从而影响草坪的坪观质量。与此同时，草坪草组织受损后活力降低，更易受到其他胁迫的影响，从而加速草坪损伤和退化［11］。

本研究表明，随着践踏强度的增加和践踏时间的增加，草坪的综合表现呈现降低的趋势，且在中度和重度践踏条件下差异显著。李庆等［8］对持续践踏处理的高羊茅（Festuca arumdinacea）和结缕草（Zoysia japonica）混播草坪的研究结果表明，草坪均一度和盖度在中度、重度践踏胁迫下显著下降，本试验结果与其一致，说明在中度和重度践踏条件下，草坪草的生长会受到抑制，进而影响草坪的坪观质量，混合草坪也不例外。奇凤等［27］研究表明，当践踏胁迫程度较轻时，可以促进草坪草分蘖，对草坪色泽、草坪质量均有提高。但在本试验中，在轻度、中度和重度条件下，草坪草的坪观质量均随着践踏强度的增加而降低，可能是因为气温较低，草坪草生长缓慢，自身修复功能有限，导致草坪草在各践踏条件下的生长均不如无践踏对照组。对比A、C 试验组和对照组可知，在轻度、中度和重度践踏条件下，A、C 试验组的表现优于对照组，在无践踏条件下各处理之间无显著差异，说明草垫对践踏起到了缓冲作用。张桐瑞等［14］通过盆栽试验对不同草垫试验组的草坪草色泽、密度和均一度进行了为期120 d 的动态追踪，结果表明，各草垫处理均降低了草坪的色泽和密度，生长至116 d 时，草垫处理组的密度分别比对照组降低了10%～20%，有背衬的草垫结构（C 试验组）使混合草坪坪床更为均一，为草坪草的生长提供了更好的立地条件。但在本试验中，未进行践踏处理的各处理组综合表现无显著差异，可能是由于草垫在大田环境下更能提高坪床表面的均一性和稳定性，在一定程度上促进了草坪草的生长，使得有草垫试验组坪观质量与无草垫对照组差异不大。

3.2 生长特性

本试验从草坪地上生物量、地下生物量和根系形态参数（总根长、总根表面积和总根体积）对混合草坪进行生长特性方面的评价。在本试验中，同一草垫处理间草坪草的地上和地下生物量大致表现出随践踏强度的增加而降低的变化趋势。在践踏1 周后的轻度践踏处理下，草坪的地上、地下生物量均在一定程度上高于无践踏处理，说明在轻度践踏强度下，践踏对草坪草的生长起到了促进作用，其中对地下部分的促进作用更为明显。可能是由于轻度践踏加快了草坪草的更新，其中地下根系用于吸收养分和水分，使草坪草生长更快。随着践踏强度的增加，A、C 试验组的地上和地下生物量渐渐高于对照组，其中在重度践踏下，A、C 试验组的地下生物量均显著高于对照组。周丽甜［12］建植了不同植丝密度的混合草坪，在混合草坪上进行践踏处理，结果表明，各个植丝密度下草坪草的地上和地下生物量均随着践踏强度的增加而减少，轻度践踏促进草坪草的生长，本试验的结果与其一致。

根系的生长受土壤理化性质的影响，也影响着土壤的物理特性［28］。本研究主要从总根长、总根表面积和根体积3 个形态参数指标探讨不同践踏条件下草垫对草坪草根系生长的影响。其中，根系总根长影响着根系与纤维处理后的缠绕力度，根系表面积可以衡量根系吸收养分和水分的能力，根体积则能够间接影响草坪草根系对坪床土壤的加固效果［29］，进而影响坪床的稳定性。在本试验中，3 个根系形态指标呈现相似的变化趋势。随着践踏强度的增加，总根长、总根表面积和总根体积均有所减少，其中A、C 试验组的根系形态减小程度小于无草垫对照组，说明草垫在一定程度上减缓了各根系参数降低的趋势，草垫对践踏胁迫起到了一定的缓冲作用。

3.3 运动质量

本试验主要从表面硬度、反弹率、扭动摩擦、头部损伤系数、土壤紧实度和草坪损伤程度对混合草坪运动质量进行评价。在本试验中，影响草坪运动质量各指标的因素包含两方面，一是草坪草的生长情况，草坪草的茂盛程度直接影响了草坪的表面硬度；二是坪床的内部结构，由于草垫的加入，坪床结构发生改变，间接影响了草坪的表面硬度。践踏对草坪草造成物理损伤的同时，也对坪床造成影响，增加了土壤紧实度，导致表面硬度增加，同时对草坪草的损伤减小了草坪的缓冲能力，增加了运动的风险。

其中，草坪表面硬度过高会引起肌肉酸痛，并增加摔伤的风险［30］，表面硬度过软会导致球员疲劳［25］。根据天然材料体育场地使用要求及检验方法，并结合欧洲足联［31］和国际足联对足球场草坪运动质量的评价标准［15］可知，表面硬度的最佳标准值为70～90 Gm，低于60 Gm 或大于100 Gm 均会带来较高的运动风险。HIC 是运动场表面减震性能的主要决定因素，是头部损伤风险的量度，HIC 得分为1000 表示人类耐受的“安全”限制［25］，超过该限制，可能会导致致命的头部损伤风险。在本试验中，A、C 试验组在各践踏条件下的表面硬度和HIC 均高于对照组，且随着践踏强度的增加呈现增加的趋势，A、C 试验组的表面硬度渐渐超过100 Gm；HIC 在践踏强度过高时也超过了合理范围，可能导致风险。本试验发现，混合草坪的表面硬度和反弹率高于天然草坪，但超过合理范围，说明草垫对草坪的保护作用有限，在重度践踏条件下，草坪草生长状况不良，部分小区损伤程度较高，导致表面硬度过高、运动风险加大。同时对比A、C 试验组和CK 对照组，践踏四周后的中度和重度践踏条件下，C 试验组表面硬度显著高于CK 对照组，而A 试验组和对照组无显著差异，说明背衬的存在增加了混合草坪的硬度，间接影响了草坪HIC 的上升，使得头损伤风险增高，因此在草垫混合草坪的养护管理中要注意控制草坪的使用强度，或通过其他养护管理手段降低表面硬度，防止草坪硬度过高对运动员造成风险。

扭动摩擦力指的是运动员鞋面与草坪表面接触后产生的抓地力。扭动摩擦力越大，草坪表面提供的抓地力越大，运动员滑倒的风险越低。扭动摩擦力是决定运动场地舒适性、功能性和安全性的关键因素。Mears 等［32］研究表明，表面硬度和摩擦力均位于最容易导致受伤的场地性能前4 名。本试验中，随着践踏强度的增加，A、C 试验组和对照组呈现不同的变化趋势。在相同践踏时间内，A、C 试验组的扭动摩擦力随着践踏强度的增加变化不显著，而对照组的扭动摩擦力有显著的降低。一方面是由于践踏强度的增加，草坪草的生长受到胁迫，草坪草数量大幅度减小，造成扭动摩擦力降低；另一方面说明草垫植入在一定程度上对草坪表面提供了额外的抓地力，从而降低了运动员滑倒的风险，提高了运动的安全性。

草坪的反弹性能是指草坪在外力作用下仍保持其表面特征的能力，是衡量草坪运动质量的一个重要指标［33］，国际足联推荐的标准反弹率为20%～50%。本试验中，各试验组间的反弹率均在标准范围内，结合各处理的表面硬度分析，在相同践踏时间内，随着践踏强度的增加，表面硬度增加，反弹率也随之增加。由草坪的坪观质量可知，无草垫对照组的草坪地上生长状况差，在重度践踏下甚至接近裸地，有利于反弹率的增加，削弱了表面硬度对足球反弹率的影响。践踏直接对草坪草造成物理损伤，草坪损伤指的是草坪受胁迫后的损伤程度，可以间接体现混合系统中草坪的耐践踏能力。Serensits 等［34］研究表明，混合草坪可以有效加固草坪，降低磨损，从而提高草坪的抗草皮削起能力。在本试验设置的各个践踏强度下，A、C 试验组的草坪损伤均低于对照组，且在中度和重度践踏条件下，均达到显著差异，说明草垫对草坪起到了一定的缓冲作用，在一定程度上防止了草坪磨损。

土壤紧实度直接关系到草坪草根系的生长发育，进而影响草坪对养分的吸收，耐土壤紧实度是评价草坪耐践踏的标准之一。在本试验的大多数践踏条件下，各处理间的坪床土壤紧实度表现为：C＞A＞CK，说明C 处理组中的背衬结构对土壤紧实度的促进作用最为明显，A 处理中的草垫由于带有弹性，且垫层材料较为柔软，土壤紧实度表现适中，对照组的紧实度最低。因此在草垫式混合草坪中要通过科学的养护管理手段避免土壤紧实，综合A、C 试验组在各践踏强度下的运动质量表现，在使用强度过高的条件下，无背衬结构的A 试验组紧实度较低、表面硬度和HIC 均在一定程度上低于有背衬结构的C 试验组，其综合表现优于C 试验组，因此更为推荐。

草垫式混合草坪具有便于更换、污染少、养护成本低等优点，在高强度的使用下能减缓草坪草的损伤，对草坪的生长起到保护作用，但在混合草坪的日常管理中，要注意合理养护，避免硬度过高带来运动风险，例如适时补播、合理控制使用强度等。

4 结论

在不同的践踏强度下，草垫式混合草坪的坪观质量综合表现优于天然草坪，且随着践踏强度越大差距越明显。在践踏处理下，草垫减缓了草坪的损伤程度，降低了践踏对草坪草地上和地下部分生长的胁迫，对践踏具有缓冲作用。草垫增加了混合系统的扭动摩擦，降低了运动员滑倒的风险。但与此同时，草垫增加了草坪的表面硬度，使得头部损伤风险加大，其中有背衬结构的草垫更能显著提高坪床土壤紧实度。因此，在使用草垫式混合草坪时要通过科学的养护手段避免引发安全事故。