桂林地區(qū)綠化草坪耗水量及耗水規(guī)律研究

粟世華，郭 攀，趙海雄，黃 挺

（1.桂林市農(nóng)田灌溉試驗中心站，廣西 桂林 541105；2.南寧市灌溉試驗站，南寧 530001）

0 引言

綠化草坪具有吸附灰塵、凈化空氣與固土儲水等作用，廣泛用于球場、道路、河堤、公園等城市生態(tài)景觀建設(shè)。綠化草坪占地面積大、應(yīng)用范圍廣，每年需要消耗大量的水資源進行種養(yǎng)管護。在當前嚴格實行用水總量控制的背景下，研究草坪耗水量及耗水規(guī)律，探討綠地節(jié)水灌溉制度，對提高綠植灌溉效率，落實城市水資源利用“三條紅線”管理政策具有重要意義。近年來，關(guān)于綠化草坪耗水量和灌溉制度領(lǐng)域的研究已取得相應(yīng)的進展。劉麗芳和黃冠華[1]開展不同水分條件下4 種草坪草的耗水試驗，發(fā)現(xiàn)草坪草的耗水量與降雨、土壤水分狀況密切相關(guān)。張新民等[2]分析北京地區(qū)多種草坪草的耗水規(guī)律，據(jù)此提出各種草坪草在整個生長季節(jié)的適宜灌溉量。趙永安[3]、肖娟等[4]均研究不同草坪草的耗水規(guī)律，并根據(jù)降水量、日均耗水量等數(shù)據(jù)制定相應(yīng)的灌溉制度。前人發(fā)表的草本綠植耗水與灌溉方面的成果主要集中在北方城市，目前桂林地區(qū)尚無類似的報道。本文對桂林綠化草坪的耗水量及耗水特性進行研究，探明綠化草坪的耗水規(guī)律，摸清綠化草坪在各個生長階段的耗水用量，為確立綠化草坪適時、適地、適量的節(jié)水灌溉制度提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2019—2021 年在桂林市農(nóng)田灌溉試驗中心站的氣象場草坪進行。種植品種為臺灣草，試驗區(qū)地下水埋深3.5 m，海拔142 m，年均降雨量1 982.1 mm，年均蒸發(fā)量1 524.1 mm，年均氣溫19.2 ℃，年均日照1 447.1 h。土壤類型為黏土，有機質(zhì)含量2.12%，pH值5.7，最大田間持水量35%。

1.2 試驗方法

（1）灌溉方式。采用微噴灌為綠化草坪供水，每間隔3 m 安裝1 條微噴管，微噴頭間隔2 m，噴頭流量30 L/h，安裝水表記錄灌水總量。

（2）土壤含水率觀測。采用ET100型智墑儀分層測量0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm、40～50 cm、50～60 cm、60～70 cm、70～80 cm、80～90 cm、90～100 cm深度的土壤含水率。

（3）降雨量和E601 水面蒸發(fā)觀測。采用氣象場的DZZ5自動氣象站每天自動觀測記錄。

（4）土壤儲水量計算。

式中：W為土壤儲水量，mm；10為單位換算系數(shù)；γ為土壤容重，g/cm3；θ為0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm、30～40 cm、40～50 cm、50～60 cm、60～70 cm、70～80 cm、80～90 cm、90～100 cm 深度的土壤平均含水率，%；H為土壤深度，cm。

（5）耗水量計算。采用水量平衡法計算綠化草坪的耗水量。

式中：ET為綠化草坪耗水量，mm；W1、W2分別為前后兩次測量的土壤儲水量，mm；P為有效降雨量，mm；I為灌溉水量，mm；D為排水量，mm；G為地下水利用量，mm，地下水位在3.5 m以下，G可以忽略不計。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel辦公軟件進行數(shù)據(jù)整理和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠化草坪耗水量變化規(guī)律

采用水量平衡法計算2019—2021 年綠化草坪的耗水量，結(jié)果見圖1。2019年和2020年綠化草坪各月份的耗水量變化規(guī)律非常相似，均表現(xiàn)出“雙峰”升降特點。從3月開始，隨著氣溫升高和植被生長，綠化草坪耗水量不斷攀升，到6月升至階段性峰值；7～12 月，綠化草坪耗水量均先升后降，并在9月份達到全年的最大值。其中，2019 年9 月、2020年9 月綠化草坪的耗水量分別是215.5、125.6 mm，全年耗水量分別為1 066.3、713.2 mm。2021年綠化草坪的耗水量呈波動變化的趨勢：3月、12月的耗水量比較低，均在40 mm以下；7月、10月和11月份耗水量整體較高，分別達到104.1、95.7、97.6 mm；其他月份綠化草坪的耗水量在66.4～92.2 mm 之間，全年耗水量727.7 mm。

圖1 2019—2021年綠化草坪耗水量變化情況

2.2 綠化草坪日均耗水量變化規(guī)律

2019—2021年綠化草坪日均耗水量變化情況見圖2。2019—2021年綠化草坪各月份日均耗水量呈現(xiàn)出“兩頭低、中間高”的變化特點。綠化草坪日均耗水量的演變規(guī)律與氣象條件和植被生長情況有關(guān)，3～4月和11～12月春、冬季節(jié)，溫度比較低，草坪水分代謝活動較弱，因此日均耗水量處于全年的低點；相反5～9月夏、秋季節(jié)高溫時間長、光照強度大，且草坪長勢旺盛，需要蒸騰蒸發(fā)大量水分，導(dǎo)致日均耗水量長期居高不下。具體來看，2019年12月綠化草坪日均耗水量最低，僅1.06 mm/d，9月份最高，達到7.18 mm/d，全年日均耗水量3.59 mm/d；2020年綠化草坪的日均耗水量極低值、極高值出現(xiàn)3月和9月，分別是0.86、4.19 mm/d，年平均耗水量2.42 mm/d，整體上低于2019年。2021年，綠化草坪全年日均耗水量變化幅度在0.51～4.40 mm/d之間，平均2.46 mm/d。

圖2 2019—2021年綠化草坪日均耗水量變化情況

2.3 綠化草坪耗水量與水面蒸發(fā)量相關(guān)性分析

2019—2021 年綠化草坪耗水量與E601 型水面蒸發(fā)量相關(guān)圖見圖3。由圖3 可以看出，不同年份綠化草坪耗水量與同期E601 型水面蒸發(fā)量具有不同程度的正相關(guān)關(guān)系。2019年，各旬水面蒸發(fā)量和綠化草坪耗水量的關(guān)系方程：y=0.9 700x-11.2 880，R2=0.6580，可見兩者之間存在明顯的正相關(guān)性。2020—2021 年綠化草坪的耗水量也隨水面蒸發(fā)量的增加而呈線性增高，其R2分別達到0.7 546、0.7 340。研究結(jié)果表明：綠化草坪耗水量與水面蒸發(fā)量的正相關(guān)性達到顯著水平，可以利用綠化草坪耗水量與E601型水面蒸發(fā)量的相關(guān)性建立計算模型，估算氣候條件相似地區(qū)綠化植被不同階段的耗水量，為城區(qū)綠化用水規(guī)劃和調(diào)度等方面的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

圖3 綠化草坪耗水量與E601型水面蒸發(fā)量相關(guān)圖

3 結(jié)論

（1）綠化草坪耗水量在冬、春季節(jié)較低，夏、秋時期較高，年耗水量變化范圍在713.2～1 066.3 mm之間，平均耗水835.8 mm。

（2）在試驗期間，綠化草坪日均耗水量表現(xiàn)出“兩頭低、中間高”的變化趨勢，最低值0.51 mm/d，最大值7.18 mm/d，平均值2.82 mm/d。

（3）綠化草坪耗水量與E601 型蒸發(fā)量呈線性正相關(guān)關(guān)系，據(jù)此可從水面蒸發(fā)量的實測資料入手，估算當?shù)鼐G化植被的耗水量，進而調(diào)整城區(qū)綠化用水制度，提高水資源利用率。