高羊茅草坪蒸散量與質量關系初探

王躍棟，劉自學，蘇愛蓮

(北京克勞沃草業技術開發中心，北京 100029)

水分對草坪質量有著重要影響，充足的水分可以保證草坪質量，但達到一定量以后，供水對草坪質量的提高并沒有顯著的影響。水分影響草坪草的蒸散量，供水多，蒸散量大；供水少，蒸散量小[1]。水分通過影響草坪草的生理、生態等特性來影響草坪質量。水分是蒸散的源，水分顯著影響草坪的蒸散量，水分越充足蒸散量就越大[2]。如Feldhake等[3]的研究表明，草坪質量隨著草坪蒸散量的降低而降低，當蒸散量低于最大蒸散量的73%時，草地早熟禾(Poapratensis)和高羊茅(Festucaarundinacea)草坪的質量下降10%，當草坪蒸散量維持在73%時，蒸散量對草坪質量的影響很小。Fedro等[4]的研究表明，水分供給減少，草坪質量會降低，但是大于草坪最大蒸散量75%以上的供水對草坪質量并沒有實質性的提高，當灌水量在最大蒸散量的60%時，草坪質量是可以接受的。李冬杰等[5]研究了土壤水分對草坪蒸散量和生長的影響，結果表明，水分條件能顯著影響(P<0.01)草坪草的蒸散量，土壤含水量為田間持水量的70%～85%時，高羊茅蒸散量最大，草坪質量評分在8分左右；55%～70%時草坪蒸散量次之，草坪質量評分在6分以上，40%～55%時最低。

因此，本試驗選用高羊茅草坪作為試驗材料，研究不同的水分條件下草坪蒸散量對草坪質量的影響及其相互關系，探討草坪蒸散量與質量之間的量化關系，為降低草坪對水分的蒸散損失及提高水分利用率提供理論依據。

1 材料與方法

1.1試驗區自然條件與試驗地概況 試驗在北京克勞沃草業技術開發中心順義基地國家草坪草品種區域試驗站進行，地處北京市順義區西北方向，地勢平坦、開闊，光照通風條件良好。順義區位于北京市東北郊，地處40°00′～40°18′ N，116°28′～116°58′ E，典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，受冬、夏季風影響，形成了春季干旱多風，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷干燥的氣候特征，年平均溫度8～12 ℃，全年無霜期190～200 d，≥10 ℃年積溫4 200 ℃·d；降水量600 mm左右，75%集中在夏季。試驗區土壤為中壤土，速效氮55.6 mg/kg，速效磷10.9 mg/kg，速效鉀133.5 mg/kg，有機質2.07%，土壤pH值7.65，容重1.55 g/cm3，土壤田間最大持水量為24.57%。

1.2試驗設計 試驗采用單因素隨機區組設計，以灌溉處理為試驗因素。設4個灌溉水平，分別為土壤田間持水量的100%～80%(Ⅰ，對照)、80%～60%(Ⅱ)、60%～40%(Ⅲ)、40%～萎蔫含水量(Ⅳ)，重復3次，共12個小區，小區面積2 m×3 m。當每個小區土壤水分含量接近或低于水分處理的下限時開始灌水。試驗區灌溉用水采用水表計量，小區灌水量(Ⅰ)計算方法為：

I=r×h×s×(水分下限-θf)/ρ。

式中，r為土壤容重(g/cm3)；h為土層厚度(mm)；s為小區面積(m2)；ρ為水密度；θf為實測土壤含水量。試驗處理及小區灌水量見表1。

表1 試驗處理及小區灌水量[6-7]

1.3測定項目及方法

1.3.1草坪蒸散量的測定 本試驗根據土壤-植物-大氣連續體系(簡稱SPAC)和農田水量平衡原理[1，8-10]來定義草坪土壤水分平衡，以測定土壤水分變化來計算草坪蒸散量。計算公式如下：

△W=P+I+G-R-D-ET。

式中，P為降水量，I為灌溉量，G為地下水補給量，ET為蒸散量，△W為土壤水分的變化量，R為地表流失量，D為深層滲漏量。

試驗小區四周采用隔離法，用防水塑料將小區四周包裹防止水分的側向滲漏。草坪水分交換主要發生在0～30 cm的土層內，當地下水位很深時，一般可忽略地下水對根系層的補給作用，即地下水補給量可忽略為零；當灌水量不超過根系層土壤的最大田間持水量，地表流失量及深層滲漏量非常少[1]，所以本研究將草坪土壤水分平衡簡化為：

ET=P+I-△W。

通過上式可以求出某一時間段的ET，然后根據該時段ET和時間，便可求出測定期間的日均蒸散量。土壤水分試驗測定時間為：2009年6-10月，試驗期間每2～3 d測定一次。

1.3.2草坪質量的評價 采用國際通用的NTEP法測評。采用1～9分法評定草坪質量(表2)，9分為致密、墨綠、纖細的草坪，1分表示草坪已經死亡。主要測定受水分影響較大的項目，如顏色、均一性、質地、密度。然后，根據各個評價指標的權重因子顏色(0.2)、密度(0.3)、質地(0.2)、均勻性(0.2)[11]計算草坪質量總分。

表2 草坪質量指標評分標準

1.4數據分析 利用DPS 3.01與Excel軟件進行方差分析和顯著性檢驗。

2 結果

2.1草坪蒸散量變化 草坪草的蒸散量隨氣候因素的變化而變化。草坪蒸散量受多種氣象因子的影響，諸如溫度、降水、太陽輻射、風等，在水分和溫度增加的情況下草坪蒸散量均呈現增加趨勢，這說明草坪蒸散量與水分和溫度呈正相關(表3、圖1)。6月平均溫度較高，降水量大，草坪蒸散量也相對較大；7、8月平均溫度達到最高，降水量最大，草坪蒸散量達到最高；9月以后隨溫度的降低和降水量的減少，草坪蒸散量明顯降低，10月草坪蒸散量最少。因此,7、8月為草坪蒸散耗水高峰期。

表3 試驗期氣象統計參數

圖1 草坪日均蒸散量變化趨勢

2.2水分對草坪蒸散量的影響 不同水分條件下高羊茅草坪蒸散量不同。整體看來，處理Ⅰ的高羊茅草坪蒸散量最大，其次是處理Ⅱ的，處理Ⅳ條件下的草坪蒸散量最低。6、7、8月的高羊茅蒸散量普遍高于9、10月。結果表明，土壤水分條件的差異能顯著影響草坪草的蒸散，供水多，蒸散量大；供水少，蒸散量小。蒸散量的最大值出現在7月；最小值出現在10月。運用Duncan多重比較法對數據進行分析表明(表4)，不同處理間，高羊茅蒸散量平均值差異顯著(P≤0.05)。

2.3水分對草坪質量的影響 高羊茅草坪質量隨時間的變化而改變。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水分處理下，6、9月草坪質量較好，Ⅳ水分處理下10月草坪質量較好，7、8月草坪質量出現不同程度的下降，原因是可能是7、8月天氣持續高溫悶熱，草坪發生病害，高羊茅草坪質量受到影響。

綜合評價結果，土壤含水量越大，高羊茅草坪質量越高。水分處理Ⅰ與Ⅱ的草坪質量評價得分分別為6.73和6.63，極顯著高于水分處理Ⅲ、Ⅳ(P≤0.01)。水分處理Ⅲ的草坪質量極顯著高于水分處理Ⅳ(P≤0.01)，水分處理Ⅳ的草坪由于嚴重缺水，出現禿斑，質量最差，得分僅為6.04。孫吉雄[12]指出，草坪質量超過6.5分，可以滿足正常使用需求。因此，Ⅰ、Ⅱ水分處理下的高羊茅草坪質量滿足人們的需求。

2.4草坪蒸散量與草坪質量的關系 對不同水分處理下高羊茅草坪草蒸散量與質量的每一對觀測值做相對應的散點圖，并運用多元線性回歸方法對多項式回歸的統計數進行計算求解[13]。不同水分條件下的草坪蒸散量與草坪質量呈非線性回歸或線性回歸關系，經回歸模型診斷，回歸方程均成立(圖2)。

表4 不同水分處理對月平均蒸散量的影響 mm/d

表5 不同水分處理對高羊茅草坪質量的影響

圖2 不同水分處理下高羊茅草坪蒸散量與質量的關系

處理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ下草坪草蒸散量與質量呈現出二次非線性關系(圖2)，隨著蒸散量的增加，草坪質量也增加，當高羊茅草坪蒸散量達臨界值后，草坪質量隨蒸散量的增加而降低。處理Ⅳ下的草坪草蒸散量與質量呈線性關系，隨著蒸散量的增加，草坪質量逐漸降低。

3 討論與結論

本研究表明，草坪蒸散越多，質量越好，但超過一定限度時草坪質量就不在增加反而有所下降。水分條件顯著影響草坪質量，水分虧缺植物會產生一系列有利于它們生長和生存的變化，從而影響其外觀表現。土壤水分是草坪蒸散的主要來源，設置土壤含水量下限是調節草坪蒸散量的主要措施之一。本研究表明，不同土壤含水量對草坪蒸散量的調節作用顯著，4個水分處理間的草坪蒸散量顯著，且草坪蒸散量隨水分含量的增加而升高，此結果與張新民等[14-15]、徐敏云等[1]、何軍等[8]的研究一致。當土壤含水量大于田間持水量的60%時，草坪草不缺水，正常生長，低于田間持水量的60%時，草坪草生長受水分條件限制，草坪質量降低，該結果與劉麗芳和黃冠華[16]、孫強等[9]、楊建[17]、趙利君[18]得出的結論相似。因此，在實際灌溉中，保持土壤含水量在田間持水量的60%以上就可以獲得良好的草坪外觀質量，說明80%～60%的土壤持水量條件既降低了草坪草的蒸散量,又能夠滿足草坪的正常生長。

由草坪草蒸散量與草坪質量的回歸關系表明，草坪生育期內草坪草蒸散量與草坪質量呈非線性關系，草坪草蒸散量越高，草坪質量不一定越好；草坪草蒸散量越低，草坪質量越差。不同水分條件及不同時間草坪質量不同且差異明顯，隨著草坪蒸散量的增加，草坪質量也在升高，但7、8月草坪質量明顯下降，這是由于7、8月份天氣高溫悶熱，草坪病害流行嚴重影響了草坪的質量，之后氣溫下降，草坪進入恢復期其質量有所提高，草坪草進入第2次生長高峰期其質量明顯有所好轉。本研究得出的草坪質量與蒸散量的關系函數只是此段時間、此種草坪、此地的一個經驗函數，對于其他地區、其他草種建植的草坪，只具有參考意義。今后的研究重點是研究草坪綠地的時空參數變異對草坪質量函數的影響，找出反映草坪質量水分生產函數模型時空變化特征的具體模式和系數，為草坪質量水分生產函數在時間、空間的動態模擬和預報研究提供更為完善的理論和分析方法[6]。

由此可見，在實際的草坪灌溉中，可以通過調節土壤水分含量降低水分的蒸散損失，提高草坪對水分的利用率來滿足草坪草的生長需要達到景觀和生態功能標準要求，為草坪節水灌溉提供支持。在節水灌溉方面，可以根據不同土壤含水量對草坪質量影響程度為衡量指標，制定合理的草坪草節水灌溉制度。

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