草地早熟禾草坪生理有效水阈值的研究

柴慧娜，王建光，乌日图

（内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特 010019）

草地早熟禾草坪生理有效水阈值的研究

柴慧娜，王建光*，乌日图

（内蒙古农业大学生态环境学院，内蒙古呼和浩特 010019）

本文通过研究草地早熟禾（Poapratensis L.）4个品种经过萎蔫、分梯度复水等过程，测定和比较土壤绝干含水量、地上生物量、地下生物量以及草坪草恢复景观和维持景观的时间在100%FC和其它复水梯度下的异同，以期摸清草地早熟禾草坪草生理需水阈值，为半干旱地区城市草坪制定高效合理的精准节水灌溉制度提供可靠的理论依据。结果表明：草地早熟禾4个品种生理有效水的上限均为田间持水量的80%，下限介于田间持水量的16.5%和20.6%之间。

草地早熟禾；草坪；生理有效水阈值；萎蔫；水分处理

在很多城市，草坪的灌溉没有规划，管理也相对粗放。每次灌水强度严重超过草坪所需，致使相当一部分水通过土壤渗透白白流失掉；很多草坪管理人员不能准确把握灌溉的时机和灌溉量，灌水计划不合理；使用水管漫灌，不仅灌溉不均匀，而且造成水资源的浪费〔1〕。因此，了解草坪的需水量和需水规律、及其他的节水方法变得十分重要。草坪的节水灌溉关键之一在于把握草坪的经济灌溉量，经济灌溉量是保证草坪正常生长和良好质量的最小灌溉量，接近于限制补水条件下测定的草坪蒸散量〔2〕。Beach〔3〕研究证明草坪存在一个水分亏缺的临界点，这个临界点之前给草坪补水灌溉对草坪的质量和生长状况没有什么明显的改善，是一种浪费。而他们的研究并没有具体揭示草地早熟禾草坪的生理有效水阈值，因此，本文通过摸清草地早熟禾草坪草生理需水阈值，以期揭示草地早熟禾草坪合理需水机理，做到既不灌溉太多而浪费水资源，也不至于土壤含水量太低而使草坪草出现死亡，为半干旱地区城市草坪制定高效合理的精准节水灌溉制度〔4〕提供可靠的理论依据。

1 材料和方法

1.1 盆栽方法

试验地点在内蒙古呼和浩特市内蒙古农业大学可控气候温室内进行。试验期间温室内最高温度达34℃，最低可达11℃，平均22℃。盆栽用土来自耕地过筛熟土，经测其田间持水量为340.05 ±0.022g/kg，入盆时土壤绝干含水量为157.35g/ kg。盆近圆柱形，口径15cm，高20cm。装盆时用电子秤准确称土重，以保证每盆总重为1.5kg，盆重为47.5g，土壤表面距盆口约2.5cm。

1.2 试验材料

试验所用的草地早熟禾（Poapratensis L.）四个品种分别是凯蒂（Kitty）、凯兰德（Kelland）、爱娃（Eva）、优异（Merit），均由丹农种子集团提供。

1.3 试验处理

采用三因素随机区组试验方案，设置4个品种、3个萎蔫程度和4个复水梯度，合计48个处理。重复6次，总计288个盆。于2014年4月22日进行播种，株高3cm时统一按1株/cm2进行定苗，成坪后，修剪高度控制在5cm。

1.4 测试项目及方法

1.4.1 田间持水量的测定

将10个重复花盆放置在遮阳且无直流空气流通的地方，充分灌溉，直至花盆底部有水分渗出。静置12h后，在各花盆中分别取出适量的土样放入重量已知的铝盒中，用分析天平称其鲜土重（m1）。在105℃的烘箱中烘干12h后，再次使用分析天平称其干土重（m2）并计算出土壤田间持水量。

田间持水量（g/kg）=（m1-m2）/m2*1000

1.4.2 土壤绝干含水量测定

从试验用土中取出10个土样，分别放入铝盒并立即盖好盖，称重（W1），打开盖，置于烘箱中，在105℃条件下，烘24h至恒重（W2），则该土壤在该时刻的绝干含水量可以通过下式计算：

土壤绝干含水量=（W1-W2）/W2*1000

1.4.3 草坪草萎蔫和完全恢复景观的界定

本试验中，若草坪草的叶片因亏水完全闭合，颜色不再鲜亮、嫩绿而且变深，就将这株草坪草界定为萎蔫；若草坪草萎蔫之后经浇水恢复生机，叶片又变回嫩绿、鲜亮并且完全舒展，即说明这株草坪草完全恢复景观。

1.4.4 草坪草含水量的测定

取一定量的地上部分茎叶鲜样称重后，在65℃下烘干至恒重。计算公式：

草坪草含水量（%）=（鲜重-干重）/鲜重*100%

1.4.5 恢复时间和维持景观时间的测定

在各品种各盆达到一定的萎蔫程度后，对其复定量的水，观测该状态的草坪草完全恢复景观所需的时间和完全恢复景观后到下次萎蔫至该状态所持续的时间。

1.4.6 萎蔫系数的测定和草地早熟禾生理有效水下限的确定

在各盆株高3cm时统一按1株/cm2进行定苗，成坪后，修剪高度控制在5cm，各盆等量浇水后，断水培养，持续观察测试各品种各盆出现萎蔫植株数达到100%的当天及此后第2、4、6、8、10天时，分别测土壤绝干含水量并立即恢复各梯度定额浇水，未能复活的品种平均盆土最大绝干含水量即为该品种的萎蔫系数。在本试验中将达到萎蔫系数之前测定的土壤含水量定为草地早熟禾生理有效水的下限，在草地早熟禾草坪土壤含水量达到下限时，草坪草仍然能存活，并且在充分复水后能够完全恢复景观。

1.4.7 草地早熟禾生理有效水上限的确定

各盆草坪草成坪后，修剪高度控制在5cm，各盆等量浇透水后，断水培养，持续观察测试各品种各盆出现暂时萎蔫植株数达到25%、50%、75%时，测定其土壤绝干含水量，并根据田间持水量和此时的土壤绝干含水量设定复水梯度并立即复水，通过比较复水之后各品种各梯度的草坪草完全恢复景观所需的时间以及复水之后草坪草维持景观的时间，找出草地早熟禾草坪生理有效水的上限。

1.4.8 数据分析

用SAS9.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 草地早熟禾4个品种在各萎蔫程度时的土壤绝干含水量

草地早熟禾4个品种各盆出现萎蔫植株数达到5%、25%、50%、75%和100%的当天及此后第2、4、6、8、10天时，测土壤绝干含水量（见表1）。

表1 草地早熟禾4个品种在不同萎蔫程度时的土壤绝干含水量Table1 The soil water content of 4 varieties in the different wilting periods

由表1可知，4个品种的土壤绝干含水量随处理时间的延长呈明显下降趋势，在达到100%萎蔫之前，凯兰德的土壤绝干含水量显著高于其他品种，它的土壤绝干含水量也是4个品种中下降最多的，到萎蔫第10天，凯兰德的土壤绝干含水量由5%萎蔫时的138.33g/kg降到38.96g/kg。凯蒂下降的最少，由74.12g/kg降到42.63g/kg，下降了31.49g/kg。因此，凯蒂耐旱力明显强于其它三个品种。在各萎蔫状态当日立即恢复浇水，观察各品种恢复生机能力。（图1）。

图1 各品种不同状态下完全恢复景观所需时间Fig.1 Required days for recover

由图1看出，在100%萎蔫后第4d时，爱娃和优异丧失了恢复生机的能力；100%萎蔫后第6d时，凯蒂和凯兰德也丧失了恢复生机的能力。由此推断草地早熟禾4个品种凯蒂、凯兰德、爱娃和优异的萎蔫系数分别为49.18g/kg、47.23g/kg、48.83g/kg和59.64g/kg。

进一步推断，各品种达到萎蔫系数之前测定的土壤绝干含水量应该为其生理有效水的下限。因此，凯蒂、凯兰德、爱娃和优异的生理有效水的下限分别为绝干含水量54.84g/kg、54.24g/kg、54.20g/kg、67.54g/kg，相当于田间持水量的16.73%、16.55%、16.54%、20.61%。

得到各品种的生理有效水的下限后做显著性分析，结果如表2所示。

表2 草地早熟禾4个品种生理有效水的下限Table2 The lower limit of 4 varieties of Kentucky Bluegrass

分析表2可知，凯蒂、凯兰德、爱娃之间的土壤绝干含水量差异不显著，但是优异显著高于其它三个品种。

2.2 不同复水梯度下各品种完全恢复景观所需时间选择各品种萎蔫植株数达到25%、50%、75%时进行复水，依据设计设定了4个复水额定梯度，即相当于田间持水量（FC）的40%、60%、80%和100%。然后观察各品种在不同萎蔫程度和不同额定复水梯度下的恢复景观能力（见表3）

表3 不同复水梯度下各品种完全恢复景观所需时间Table3 Requiredtime for recover

由表3分析可知，在同一复水梯度下，草地早熟禾品种凯蒂恢复景观所需的时间随着萎蔫程度的加深而逐渐增加：而在同一萎蔫程度下，凯蒂恢复景观所需的时间随着复水量的增加而减少，并且在80%FC或者100%FC水分处理下达到最小值，在80%FC、100%FC水分处理之间差异不显著，但40%FC和60%FC处理与80%FC和100%FC处理之间存在显著差异。因此，复水80%FC和复水100%FC完全恢复景观所需的时间基本是一样的。其它3个品种也是同样的变化趋势。

2.3 各品种草坪草在不同复水梯度下完全恢复景观后维持景观的时间

各品种在不同萎蔫程度按照不同额定复水梯度进行复水后，当完全恢复景观后观察其维持正常景观的持续时间（见表4）。

表4 不同复水梯度下各品种草坪草完全恢复景观后维持景观的时间Table4Thelandscape maintenance time of 4 varieties under different water treatment

注：同行间不同小写字母间差异显著（P＜0.05水平），不同大写字母间差异极显著（P＜0.01）。Note：The different small letters indicate significant in same rows（P＜0.05），the different capital letters indicate extremely significant（P＜0.01）.

分析表4可知，在同一复水梯度下，草地早熟禾品种凯蒂完全恢复景观所需的时间随着萎蔫程度的加剧而逐渐延长：在同一萎蔫程度下，凯蒂完全恢复景观后维持景观的时间随着复水量的增加而增加，在80%FC或100%FC水分处理下达到最高值，并且在80%FC、100%FC水分处理之间不存在显著差异。凯兰德、爱娃和优异也是同样的变化趋势，4个品种大部分在40%FC和60%FC处理与80%FC和100%FC处理之间差异显著，不过也有个别的的情况，如在凯蒂第二次达到50%萎蔫时复水得到的结果显示凯蒂维持景观的时间在60%FC和80%FC水分处理下不存在显著差异，但是在60%FC和100%FC水分处理下差异显著，在凯兰德第二次达到25%萎蔫时复水也得到了同样的结果。因此，就大部分情况来说，4个品种维持景观的时间在80%FC水分处理下与100%FC水分处理下是一样的。

2.4 不同复水梯度下各品种的恢复机能

各品种在不同萎蔫程度状态下按照不同额定复水梯度进行复水，待完全恢复景观后，测试其生物量（见表5）。

表5 各品种完全恢复景观后的生物量Table5 Biomass of 4 varieties after recovered

注：同列间不同小写字母间差异显著（P＜0.05水平），不同大写字母间差异极显著（P＜0.01）。Note：The different small letters indicate significant in same column（P＜0.05），the different capital letters indicate extremely significant（P＜0.01）

由表4可知，每个草地早熟禾品种在完全恢复景观后，在同一萎蔫程度下其茎叶干重、根干重以及草坪草含水量，各水分处理之间不存在极显著差异，也未达到显著差异，说明在同一萎蔫程度下，4个水分处理下的草坪草都能达到最佳状态。同一萎蔫程度下，各个品种的草坪草含水量大部分是在80%FC、100%FC水分处理下达到最高值，而根干重和根冠比在80%FC水分处理下达到最高值。

3 讨论与结论

草地早熟禾4个品种的土壤绝干含水量随着萎蔫程度的加深而不断下降，凯兰德的土壤绝干含水量是4个品种中下降最多的，由5%萎蔫时的138.33g/kg降到38.96g/kg。凯蒂下降的最少，由74.12g/kg降到42.63g/kg，下降了31.49g/ kg。并且4个品种在同一萎蔫程度下的土壤绝干含水量存在显著差异，说明土壤绝干含水量和品种显著相关。

每个品种的茎叶干重即地上生物量、草坪草含水量大部分是在80%FC、100%FC水分处理下达到最高值，这正好验证了孙强〔5〕的研究，即草坪草的叶片含水量会随着水分处理的增加而增加。同一萎蔫程度下，4个品种的根干重都是在80%FC水分处理下达到最高值，这说明适当的水分胁迫能够增加草坪的地下生物量，这与徐敏云〔6〕、Fank〔7〕、Molyneux〔8〕等人的研究结果是一致的，他们都认为在轻度水分胁迫下地下生物量会有所增大。

在同一萎蔫程度下，草地早熟禾4个品种完全恢复景观所需的时间和维持景观的时间在80%FC、100%FC水分处理之间差异不显著而在60%FC、80%FC水分处理之间差异显著，并且4个品种在复水量不同的情况下，在完全恢复景观以后，每个品种的地上生物量、地下生物量草坪草含水量以及根冠比在80%FC、100%FC水分处理之间不存在显著差异，也就是说，复水80%FC和100%FC能达到同样的效果，也是最佳的效果。因此，80%FC即为草地早熟禾生理有效水的上限，各品种之间无明显不同。

本试验要找的草地早熟禾生理有效水的下限即为草坪草达到萎蔫系数之前测定的土壤绝干含水量，因此，草地早熟禾品种凯蒂、凯兰德、爱娃和优异的生理有效水的下限分别为54.84g/kg、54.24g/kg、54.2g/kg、67.54g/kg，即草地早熟禾生理有效水的下限介于田间持水量的16.5%和20.6%之间。凯蒂、凯兰德、爱娃的生理有效水的下限和其占田间持水量的百分比差异不显著，而这三个品种和优异差异显著。因此，草地早熟禾生理有效水的下限是否与品种显著相关还有待研究。

〔1〕王维.草坪该浇多少水，科研人员来量化〔N〕.中国花卉报，2006，7，20（004）.Wang Wei.Researchers will quantify how much water lawn need〔N〕.Chinese flowers，2006，7，20（004）.

〔2〕王在升，黄顶，严学冰.现代城市草坪节水灌溉技术初探〔J〕.草原与草坪，2005，25（6）：8-11. Wang Zai-sheng，Huang Ding，Yan Xue-bing.A preliminary study on water saving irrigation technology of modern city lawn〔J〕.Grassland and Turf，2005，25（6）：8-11.

〔3〕Beach G.Lrrigaion of Lawn.Results of Tests 1953-1957〔J〕.Colorado St.Exp.Stn.Gen.series，1958，685：1-11.

〔4〕赵燕东，张军，王海兰.精准节水灌溉控制技术〔M〕.北京：电子工业出版社，2010. Zhao Yan-dong，Zhang Jun，Wang Hai-lan.Precision irrigation control technology〔M〕.Beijing：Publishing House of electronics industry，2010

〔5〕孙强，李卫军，赵国珊，等.水分对三种冷季型草坪草地上生物量的影响〔J〕.新疆农业科学，2007，44（5）：637-641. SUN Qiang，LI Wei-jun，ZHAOGuo-shan，et al. Effect of Soil Water on Biomass of Three Cold-season Turfgrass〔J〕.Xinjiang Agricultural Sciences，2007，44（5）：637-641.

〔6〕徐敏云，胡自治，刘自学，等.水分对3种冷型草坪草生长的影响及蒸散需水研究-3种冷型草坪草地上部分对不同水分梯度的响应〔J〕.草业科学，2005，22（10）：87-91. Xu Min-yun，HuZi-zhi，LiuZi-xue，etal.Effects of moisture on the growth and evapotranspiration of three cold-season turfgrass-The aboveground biomass and turfgrass quality of three cold-season turfgrass responded to diverse soil water gradients〔J〕.Pratacultural science，2005，22（10）：87-91.

〔7〕Fank J H.The primary productivity of lawns in a temperate environment〔J〕.Appl End，1980，17：109-114.

〔8〕Molyneux D X.Rooting pattern and water relation of three pasture grasses growing in drying siol〔J〕.Oecologia，1983，58：220-224.

Study on the physiological effective water threshold value of Kentucky bluegrass

CHAI Hui-na，WANG Jian-guang，WU Ri-tu
（College of Ecology and Environmental Science，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010019，China）

Through the study of 4 varieties of Kentucky Bluegrass after wilting，Watering by gradients，and so on，some indexes，including soil water content，abovegroundbiomass，underground biomass，the time for recoverafter wilting，and the landscape maintenance time，were measured and compared similarities and differences between 100%FC and other water treatments.In the hope of finding out the physiological effective water threshold value of Kentucky bluegrass，and improving a reasonable utilization of water resources in arid and semi-arid regions.The results showed that 4 varieties of Kentucky Bluegrass which are Partial wilting can recover completely after different water treatment，and the landscape can reach the best state.In addition，the required time for recover of 4 varieties do not have significant differences，the time for maintain landscape also have the same situation.Therefore，80%FC is the top limit of physiological effective water threshold value of Kentucky bluegrass.In this experiment，the lower limit of effective physiological water threshold value is ascertained by soil water content which is measured once before Wilting coefficient.So the lower limit of effective physiological water threshold value of Kentucky bluegrass is between 16.5%FC and 20.6%FC.

Kentucky bluegrass；Lawn；The physiological effectivewater threshold value；Wilting；Water treatment

S812

A

2095—5952（2016）03—0050—09

2016-05-05

内蒙古自然科学基金（2013 MS0401）、国家自然科学基金（31460633）资助。

柴慧娜（1991- ），女，青海西宁人，在读研究生，主要从事向城乡绿化与植被恢复研究。E-mail：1273962823@qq.com

王建光E-mail：wangjg8580@163.com