基質厚度對青綠苔草生長和草皮質量的影響

范希峰， 武菊英， 滕文軍， 韓 朝， 溫海峰， 岳躍森， 滕 珂， 張 輝

(北京市農林科學院， 國家都市農業(北方)重點實驗室， 北京 100097)

近年來，我國城市園林綠地面積迅速增加，2018年達304.71萬公頃。草坪作為城市綠地的重要組成部分，在改善環境、調節氣候方面發揮著重要作用[1-2]，市場空間巨大[3]。我國草坪業發展十分迅速，但我國草坪草種子一直由國外主導，90%以上依賴外進口，主要包括三葉草(Trifoliumambiguum)、高羊茅(Festucaarundinacea)、草地早熟禾(Poapratensis)、多年生黑麥草(Loliumperenne)等[4]，亟需開發我國鄉土草種。苔草是我國本土一類理想的冷季型草坪草，具有種類多、適應性廣、抗逆性強等優點[5-6]，如能科學開發利用，不僅可以增加我國草坪草種類，還可以緩解對外依賴的現狀[4,7]。

青綠苔草(Carexleucochlora)是我國園林綠地中主栽苔草草種之一，其中‘四季’青綠苔草(Carexleucochlora‘Siji’)于2010年經國家林業局林木品種審定委員會審定(良種編號：國S-SV-CL-006-2010)，是北京市農林科學院從我國野生青綠苔草資源中馴化選育的國審新品種。青綠苔草屬莎草科(Cyperaceae)苔草屬(CarexL.)，為多年生草本，草叢常年保持20～25 cm高度[8]，優雅柔美，是一種優良的草坪地被植物[9-10]。青綠苔草溫度適應性強，在—26℃的條件下能安全越冬，在35℃以上的持續高溫下亦能正常生長[11]；青綠苔草耐旱性強[12]，節水優勢明顯，在北京地區不采取人工灌溉，通過雨養即可維持正常生長，補充灌溉110.9～191.7 mm即可達到最佳生長狀態和景觀效果[9]。當前，青綠苔草在園林綠地中主要通過直播、混播[13]、容器苗[10]等方式建植，這3種方式存在出苗慢、幼株生長緩慢[14]、成坪慢、前期養護(除草、灌溉)成本高等問題，限制了苔草大面積推廣應用。如果能夠像生產冷季型草皮一樣生產苔草草皮，在園林綠地中直接鋪植，將會解決以上問題，從而推動苔草草坪發展。

傳統草皮是在耕作土壤上生產，在草皮收獲時需要將表土層和草皮一起帶走，每生產一茬大約需要挖取耕層土壤2～3 cm，長時間生產耕層土壤遭到破壞，形成洼地、土壤肥力下降[15]，目前仍然是冷季型草坪的主要生產方式。有研究曾嘗試在耕作土壤上采用傳統方式生產苔草草皮，但由于單一苔草草皮起卷難度大、容易破碎，建議與一年生黑麥草、匍匐翦股穎混播生產混播草皮[13]。本研究也嘗試傳統方法生產苔草草皮，但由于苔草根系較深，起草皮時土壤厚度低于6 cm很難成活，進一步增加厚度會造成起卷困難、重量太高的問題。無土草皮是在人工配制的基質上建植草皮的方法[16-17]，不破壞土壤、生長周期短、重量較輕、易于運輸搬運，是草皮生產的新趨勢[4]。無土草皮生產需要鋪設隔離層，根系在隔離層上生長形成根系網絡，可以將苔草根系深、起卷難度大的問題變成優勢。因此，苔草無土草皮生產的可行性值得研究。本文以青綠苔草為研究對象，通過盆栽試驗探討基質厚度對其生長和草皮外觀質量的影響，為青綠苔草無土草皮生產提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料‘四季’青綠苔草(良種編號：國S-SV-CL-006-2010)種子于2017年采集于北京市昌平區小湯山鎮北京市農林科學院實驗基地，千粒重為0.65 g，發芽率為85%。

1.2 試驗方法

試驗于2018年4—6月在北京市農林科學院人工氣候室內進行，溫度設定為恒溫25℃，光照時間12 h。試驗在育苗盤內進行，內徑長36 cm、寬27 cm、高13 cm，盆底均勻打9個直徑2 mm的小孔，先在底部鋪一層300目尼龍網，再鋪設不同厚度的基質，設1 cm，2 cm，3 cm，6 cm，10 cm共5個處理，每處理種植8盆，基質類型為普通商品草炭土，將基質鋪平澆透水達到設定厚度，把青綠苔草種子均勻撒在基質表面，播種量為20 g·m-2，在種子上撒一層蛭石，覆蓋種子即可，約1 mm左右。每天噴水保持基質濕潤，期間不施肥、不修剪。

1.3 測定指標與方法

播種后第7 d出苗，出苗后53 d取樣，從8盆中選取具有代表性的4盆測定相關指標，先通過測量或打分[4]的方法測定草坪高度、重量、色澤、密度等指標，再取樣測量生物量、根系等指標。具體方法如下：

1.3.1草坪高度 每盆測量30株取平均數，用直尺測量精確到mm。

1.3.2草坪色澤 采用目測9分制打分法，由5人觀測打分，取平均值。7～9分表示深綠到墨綠；5～7分表示淺綠到深綠；3～5分表示較多綠色；1～3分表示較多枯葉，少量綠色；1分表示休眠或枯黃[4]。

1.3.3草坪密度 采用實測方法，用自制10 cm×10 cm的鐵絲框，每盆隨機取3個重復，計數苔草株數，然后換算成單位面積的株數。

1.3.4草坪蓋度 采用目測9分制打分法，由5人觀測打分，取平均值。蓋度為100%～97.5%，記8～9分；97.5%～95%，記6～7分；95%～90%，記4～5分；90%～85%記2～3分；85%～75%記1分；不足75%記0分[4]。

1.3.5草坪均一性 采用目測9分制打分法，由5人觀測打分，取平均值。9分表示完全均勻一致，6分表示均勻一致，1分表示差異很大[4]。

1.3.6草皮重量 將整塊草皮從盆中取出，用百分之一的天平稱取基質和苔草重量之和，折算成單位草皮重量。

1.3.7生物量 每盆取10 cm×10 cm的草塊3塊，用自來水沖洗分離出苔草植株，分為地上和地下兩部分，用濾紙吸干水分，用千分之一天平稱取地鮮重，放入烘箱中105℃殺青15 min，75℃烘干24 h后稱取干重。

1.3.8根系指標 每盆取10 cm×10 cm草塊3塊，用自來水沖洗分離出苔草植株，將根系剪下，用EPSON(EXPRESSION 10000 XL)透視掃描儀在300 dpi的精度下對根系進行掃描，采用WinRHIZO軟件分析掃描圖像。

1.4 數據分析

使用Excel 2010進行數據整理，數值用平均值±標準誤的方法表示，用SPSS 19.0軟件的one-way ANOVA進行處理，采用Duncan新復極差法進行方差分析。

2 結果分析

2.1 基質厚度對青綠苔草生物量和根冠比的影響

表1結果表明，基質厚度顯著影響青綠苔草生物量和根冠比。基質厚度從1 cm增加到10 cm，青綠苔草地上干重從79.87 g·m-2增加到238.43 g·m-2，增加了2.99倍，10 cm的處理顯著高于其他處理(P<0.05)，6 cm處理顯著高于2 cm和1 cm的處理(P<0.05)，6 cm和3 cm處理間無顯著差異；地下干重從30.90 g·m-2增加到168.37 g·m-2，增加了5.45倍，10 cm的處理顯著高于其他處理(P<0.05)，6 cm處理顯著高于2 cm和1 cm的處理(P<0.05)，3 cm處理顯著高于2 cm和1 cm的處理(P<0.05)，3 cm和6 cm處理間無顯著差異；根冠比從0.37增加到0.71，1 cm處理的根冠比顯著低于其他處理(P<0.05)，10 cm處理顯著高于1 cm和2 cm處理，2 cm，3 cm，6 cm處理間無顯著差異(表1)。

2.2 基質厚度對青綠苔草根系生長的影響

表2結果表明，隨基質厚度增加，青綠苔草的總根長、根表面積、根體積等均顯著增加，而平均直徑顯著降低。基質厚度從1 cm增加到10 cm，總根長和根表面積分別增加了2.26倍和1.90倍，基質厚度為10 cm處理顯著高于其他處理(P<0.05)，2 cm,3 cm和6 cm處理間差異不顯著；根體積增加了1.58倍，基質厚度為1 cm處理顯著低于6 cm和10 cm兩個處理(P<0.05)，10 cm處理顯著高于1 cm，2 cm和3 cm的處理(P<0.05)，1 cm，2 cm和3 cm處理間無顯著差異，6 cm和10 cm處理間也無顯著差異；根系平均直徑從3.20 mm降至2.64 mm，基質厚度為1 cm的處理顯著高于10 cm處理(P<0.05)，其他處理間無顯著差異，這主要是因為基質厚度越大根系越發達，毛細根在根系中所占的比例就越多，致使根平均直徑下降。

表1 不同基質厚度處理青綠苔草的生物量和根冠比

表2 不同基質厚度處理青綠苔草的根系形態

2.3 基質厚度對青綠苔草無土草皮坪外觀質量和草皮重量的影響

表3結果表明，基質厚度顯著影響青綠苔草草皮外觀質量和重量，草皮高度、蓋度、色澤和重量均隨基質厚度增加而顯著增加(P<0.05)，草皮密度呈逐漸增加的趨勢但各處理間無顯著差異，草皮均一性呈先升高后降低的趨勢。基質厚度從1 cm增加到10 cm，草皮高度從5.48 cm增加到7.78 cm，基質厚度大于3 cm時各處理間無顯著差異，但均顯著高于1 cm和2 cm處理(P<0.05)；均一性先增高后降低，基質厚度為3 cm時均一性最優為8.0分，1 cm處理最差只有4.5分且顯著低于其他處理(P<0.05)，其他處理間無顯著差異；密度從8 033株·m-2增加到8 567株·m-2，各處理間無顯著差異；蓋度分值從6.5分增加到9.0分，1 cm和2 cm處理顯著低于6 cm和10 cm處理(P<0.05)，3 cm與2 cm，6 cm和10 cm處理無顯著差異；色澤分值從4.3分增加到8.7分，1 cm和2 cm處理顯著低于其他處理，且二者間亦達顯著水平(P<0.05)，3 cm，6 cm和10 cm處理間無顯著差異；草皮重量從7.45 kg·m-2增加到29.95 kg·m-2，各處理間均達到差異顯著水平(P<0.05)。

表3 不同基質厚度處理青綠苔草草坪外觀質量和重量

3 討論

3.1 青綠苔草生長對基質厚度變化的響應

基質是植物生長的載體。基質厚度顯著影響無土草皮的密度、質地、蓋度、均一性、運動質量等指標，在一定范圍內隨基質厚度增加草皮生長狀況越好，但考慮起卷難易程度、草皮重量和成本等因素，并不是基質越厚越好，而是在保證植物生長良好的前提下盡量降低基質厚度[18-19]。有研究表明，隨基質厚度降低，八寶景天的株高、地上生物量、地下生物量，根冠比等均顯著降低[20]；狗牙根地上生物量降低，而地下生物量增加，根冠比增加[21]；高羊茅混合草坪(狗牙根∶高羊茅∶白三葉=2∶6∶2)的地上、地下生物量均顯著降低，但根冠比增加[22]，這說明當基質厚度減小致使植物可獲取的資源減少時，不同植物生長對基質厚度變化的響應不同。本研究中，隨基質厚度降低，青綠苔草地下、地上部生物量和根冠比均顯著降低，與八寶景天[20]結果相似，與狗牙根[22]和高羊茅混合草坪不同[21-22]。

3.2 青綠苔草草皮外觀質量對基質厚度變化的響應

基質厚度顯著影響無土草皮的外觀質量，在一定范圍內基質厚度越高草皮外觀質量就會越好[19,23]。本研究中隨基質厚度增加青綠苔草草皮外觀質量趨于提高，與高羊茅和黑麥草混合草坪[19]、景天類植物[20,24]、長白楤木[23]、狗牙根[21]等結果一致，但當基質厚度增加到3 cm以上時，青綠苔草的草皮均一性、密度、蓋度、色澤等指標在處理間無顯著差異，說明在該試驗條件下基質厚度達到3 cm再增加厚度不會對草皮外觀質量產生顯著影響。

3.3 青綠苔草無土草皮生產適宜基質厚度

基質厚度顯著影響草皮重量和起卷難度。基質厚度過低，植物生長受阻，草皮容易破損；基質厚度過高，起卷難度變大，草皮重量增大，生產成本和運輸成本隨之增加；適宜的基質厚度，草皮強度較高、成坪天數較短、完整性較好[19,25]。綜合考慮各項指標，高羊茅和黑麥草無土草皮的適宜基質厚度為5 cm[19]，黑麥草和早熟禾混合無土草皮的適宜基質厚度為3 cm[25]，狗牙根根莖草皮適宜基質厚度為0.5 cm[21]。本研究中，隨基質厚度增加，青綠苔草的草皮重量顯著增加，草皮重量從7.45 kg·m-2增加到29.95 kg·m-2，致使起卷難度和運輸成本增高，綜合考慮各指標青綠苔草無土草皮的適宜基質厚度為3 cm。

3.4 青綠苔草無土草皮生產的可行性

苔草屬植物根系發達，分蘗能力強，地下根莖可形成密集的根莖網絡，耐踐踏性強，通過直播、容器苗移栽的方式可以建成單一品種草坪或復合草坪[7,13,26-27]。青綠苔草與其他苔草相比具有種子不休眠[28]、發芽率高達80.0%～96.1%[13,29-30]、種子產量高(北京地區可達450 kg·hm-2以上)等優勢，是苔草中最具無土草皮開發潛力的草種。本試驗以商品草炭土為基質，播種60 d以后，不同基質厚度處理均可形成無土草皮卷，鋪植后可成活，證實了生產青綠苔草草皮的可行性，但距離規模化生產還有一定的距離。進行規模化生產亟需要綜合考慮種子來源、種子價格、生產成本、運輸成本、管理成本等諸多因素，還需明確基質類型、隔離層、灌溉、施肥等因素對苔草生長和草皮質量的影響。本試驗以草炭土為基質研究了不同厚度對青綠苔草生長和草皮質量的影響，其他方面的研究還需要系統深入開展。

4 結論

利用草炭土作為基質生產青綠苔草草皮是一種可行的方式。基質厚度顯著影響青綠苔草生物量、根系、草皮外觀質量和重量，在1 cm至10 cm范圍內隨基質厚度增加其生物量和根系指標均顯著增加，草皮外觀質量指標均呈增加的趨勢，但基質厚度高于3 cm時不再顯著增加，而草皮重量卻顯著增加。綜合考慮苔草生長狀況、草皮外觀質量和運輸成本等指標，以草炭土為基質生產青綠苔草草皮時適宜厚度以3 cm左右為宜。