不同覆盖材料对果岭草坪保水保水性能的影响

不同覆盖材料对果岭草坪保水保水性能的影响

冠状草是中国北方常见的冷季草。它被用作风景或高尔夫球场的果岭草，可以获得良好的效果。但是在北方寒冷的冬季,翦股颖草坪的使用由于枯黄而停止。果岭一般都为沙质坪床,透水透气性好,夏天多雨的季节不容易积水,但保水性能差。而北方地区的冬季普遍风沙较大,如果冬季不对草坪进行覆盖加以保护,草坪容易因冬季缺水干旱而无法在翌年春季返青。目前许多北方高尔夫球场在冬季都进行覆盖处理,以延长草坪的绿期,增加使用时间,提高经济效益。在覆盖时使用的材料各有不同,常见的有草帘、无纺布、塑料薄膜、厚遮阳网、果岭棉被等,不同的覆盖材料产生的效果不同。本研究选用常见的覆盖材料,即塑料薄膜、果岭棉被、草帘和树叶等4种覆盖物进行对比试验,为北方地区翦股颖草地越冬覆盖材料的选择提供理论依据。1材料和方法1.1气候特点及降水试验在北京克劳沃集团双桥科研与生产基地进行。试验地处华北平原(39°34′N,116°28′E),平均海拔50m左右,为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候,其气候特征为夏季高温多雨,冬季寒冷干燥。平均气温8～12℃,全年无霜期190～200d,≥10℃年积温4200℃;年降水量600mm以上,75%集中在夏季。试验地坪床为纯沙结构,严格按照USGA果岭建造设计,设置根系层(300mm)、粗沙层(50mm)、砾石层(100mm)及排水系统,所用沙子、砾石均经克劳沃集团土壤物理实验室测定筛选,完全符合USGA标准。1.2小区覆盖方法试验草坪为建植一年的草坪,草种为匍匐翦股颖50%PennA1+50%PennA4,由北京克劳沃集团提供。实验采用单因素随机设计,共4个处理,设3个重复,小区面积为2m×3m。覆盖材料为树叶、果岭棉被、草帘、塑料薄膜。树叶为冬季杨树落叶喷洒石灰消毒后晒干,在50cm×100cm的编织袋中装入1.5kg,平铺于草坪上并固定;塑料薄膜厚度为0.6mm;果岭棉被为表层黑色遮阳网+白色保温毡;草帘厚度为2cm。2008年11月18日将草坪进行统一修剪,施雷力果岭缓释肥(N∶P∶K为17∶5∶10)25g/m2,浇透冻水,11月20日进行覆盖。覆盖后每30d揭开覆盖物浇水湿润土层5cm,晾晒半天。翌年3月10日统一揭开覆盖物。1.3样品的预处理地上生物量测定以10cm×10cm的样方齐地面用剪刀取样,每试验小区1点。取样后称重,后放入75℃烘箱中经24h烘干即为风干重。地下生物量测定:在每个试验小区内,齐地面剪去地上部分,用直径3cm的土钻分层(0～50mm、50～100mm、100～300mm)取样;将取好的样装入纱布袋内,用流水冲洗至水清为止,用土壤筛滤去石块和砂子,将洗净的根在75℃的烘箱中烘24h后称重。土壤含水量的测定采用烘干法,用土钻分层取土称重(W1)后放至铝盒内在105℃的烘箱中烘干24h(W2),土壤含水量=(W1-W2)/W2。草坪外观质量的评价采用NTEP9分制评分法,由5人对草坪的颜色、质地、盖度、均一性分别进行评分后算平均值。在刚揭开覆盖物后对草坪每5d进行一次评分至3月30日,4月起每半个月评分一次至5月30日。叶片含水量测定:取样后将鲜叶立即称重(W1),再于75℃下烘干至恒重(W2),叶片含水量=(W1-W2)/W2。1.4数据分析图表制作及数据分析采用EXCEL2007和DPS3.01进行。2结果与分析2.1不同覆盖材料对土壤温度和含水量的影响2.1.1塑料薄膜之后为了解不同覆盖材料对坪床温度的影响,选择天气晴朗的2008年12月2日～3日,使用插入式电子地温计测定CK以及四种覆盖物的地下5cm和10cm的温度,每2h测定一次,持续24h。不同覆盖材料对不同深度土壤的温度均有提高,其中树叶覆盖物的温度最高,5cm和10cm深处较CK分别平均高出3.38℃和2.84℃,塑料薄膜次之,5cm和10cm处较CK分别平均高出1.95℃和2.07℃,草帘分别高出1.85℃和1.97℃,而果岭棉被分别高出1.40℃和1.59℃(图1、图2)。白天,覆盖物吸收了阳光的辐射后将热量传递给坪床,覆盖处理的土壤温度高于CK。夜间,覆盖材料也都表现出了良好的保温效果。这是由于地膜隔绝土壤与外界的水分交换,抑制了潜热交换,减弱了土壤与外界的湿热交换,同时,由于地膜及其表面附着的水层对长波辐射有削弱作用,从而使夜间温度下降减缓。草帘覆盖下的地温变化最为舒缓,5cm和10cm最高最低温差仅为2.2℃和1.2℃,树叶次之,为4.2℃和2.4℃,果岭棉被为3.9℃和2.1℃,而塑料薄膜的值最高,为7.4℃和4.4℃。而且可以看出,地下10cm处的温度变化幅度小于地下5cm处,这是由于不同的覆盖物吸收热量后传递给最表层的土壤,表层土壤再逐渐向下传递热量,覆盖物和表层土壤对土温的变化有缓冲作用。较小幅度的温差能降低草坪草组织细胞由于温度波动,反复冻融而受到的冻害。2.1.2对不同土壤特性的分析不同的覆盖处理下土壤的含水量不同,不同深度的含水量亦有差别(表1)。果岭棉被覆盖和CK的各层含水量均明显(P<0.05)小于其他三种覆盖材料,说明果岭棉被保水性能较差。塑料薄膜和树叶覆盖的土壤含水量最高,草帘覆盖的含水量居中。从土壤深度来看,树叶和塑料薄膜覆盖在土壤的浅层0～10cm的含水量高于10～30cm。这是由于当阳光充足时,随着日照强度的逐渐升高,土壤及其中所含的水分吸收热量,温度变高,加大了土壤热梯度的差异,使土壤深层水分向上移动,并在上层聚积,形成提水上升的保墒效应。冻结中期的含水量大都高于冻结初期和消融阶段,这与土壤在冻结过程中水分的流动性降低有关。虽然覆盖物都能不同程度的阻挡水分散失到大气中,而当整个土层的温度增高时,除植物的消耗外,还有部分水分逐渐向下渗透而流失。2.2草坪的一般情况不同覆盖材料对草坪草外观质量的影响有明显的差异(表2)。CK在12月20日左右即全部枯黄,第二年3月底才开始返青,且盖度一直很低,返青较弱,说明在该灌水周期下,草坪草越冬率低。刚揭开覆盖物时,草帘覆盖后的草坪外观质量最好;树叶覆盖的颜色较差,有轻微的“黄化”现象,在经过5d的适应和恢复后草坪的颜色变化迅速;果岭棉被覆盖后的表现最差,草坪草颜色发灰,且叶片卷曲,为明显的缺水症状。4月中旬前,各覆盖处理过的草坪变化以颜色为主,盖度、质地、均一性变化幅度不大。4月下半月起,各处理的各项指标都开始快速提高,这主要是由于此时大气温度逐渐升高达到翦股颖的适应生长温度。5月30日的结果显示,各处理的草坪草外观基本趋于一致。当各项指标都达到7分时,即作为可使用的草坪。草帘覆盖的草坪解除覆盖后即可全部达到要求,树叶和塑料薄膜覆盖的草坪在5d左右达到该标准,而果岭棉被覆盖的草坪直至4月中旬各项指标才达到7分,但其处理从3月底起恢复速度明显加快。2.3不同覆盖物对翦股颖草地根量分布的影响揭开覆盖物的当天,测定草坪草的地上、地下生物量。不同的覆盖材料对翦股颖地上、地下生物量产生了较大的影响(表3)。其中树叶覆盖的地上生物量最大,达606.9g/m2,而果岭棉被仅有254.9g/m2,草帘和塑料薄膜分别为438.7和491.3g/m2。高的地上生物量意味着高的盖度、密度和均一度,而这些是高质量草坪的重要性状指标。由图3可以看出,地下生物量最高的为果岭棉被,极显著(P<0.01)大于其他覆盖物,达1034.67g/m2,而草帘、树叶、塑料薄膜的地下生物量分别为845.01g/m2、820.95g/m2、631.28g/m2。不同的覆盖材料对翦股颖草地的根量分布也产生了影响(图4)。在0～50mm土壤中的根量,果岭棉被覆盖所占的比例最少,为71.01%。这是由于果岭棉被的透气性能和吸热性强,致使坪床中表层的水分逐渐散失,含水量降低,植物为了吸收更多的水分满足其生长而生出大量的根系,并扎入深层,使总根量增加,其50～300mm的根量比例极显著地高于其他处理。而0～50mm中塑料薄膜覆盖的根量最大,占到总根量的93.09%,也就是说塑料薄膜覆盖时翦股颖的根系分布最浅。2.4温度和高差树叶覆盖后的植物叶片含水量极显著高于其他覆盖物,达45.7%,主要因为树叶的保温和保水性能良好,日夜温度较高且温差较小,使植物根系不受水分的限制。塑料薄膜覆盖的叶片含水量次之,为36.3%,这是由于植物能够直接接受到阳光的照射,蒸腾强度大,而蒸腾后的水分又回到了塑料薄膜上变成水滴滴入土壤中。而果岭棉被由于白天的高温和透水性,水分散失严重,植物受干旱胁迫的影响比较严重,含水量仅为14.9%(表3,图5)。3不同覆盖物对草坪生长及根系分布的影响不同覆盖处理较对照均表现出不同程度的保水保温性能。保温效果依次为草帘≥树叶>塑料薄膜>果岭棉被>对照。保水效果依次为塑料薄膜≥树叶>草帘>果岭棉被>对照。草帘和树叶的良好保温效果与其厚度和结构有关。较大的厚度和蓬松的结构使它能较好的隔绝大气温度对草坪草的影响,且直接吸收太阳辐射后逐渐传递给草坪草,使温度保持在一个较高水平。塑料薄膜保水性能最好,而树叶装在编织袋中,也降低了它的透水性,所以水分不易流失。四种覆盖材料在覆盖期间植物只部分枯黄,解除覆盖后,经过不同时间的适应和恢复生长后即可投入正常的使用。而CK3月底开始返青,但返青率较低。以NTEP9分制评分方法作为标准,颜色、质地、盖度、均一性4项指标均达到7分所需要的天数为恢复期。草帘解除后即可使用,塑料薄膜需5d左右,树叶覆盖物在遮光环境中生长,有“黄化”现象,5d后恢复正常颜色,果岭棉被经过近40d后才能成为色泽鲜绿的草坪。通过四种不同覆盖材料覆盖后对草坪的颜色、质地、盖度、均一性进行综合比较,在刚解除覆盖物时,草帘覆盖的草坪外观质量最佳,而果岭棉被覆盖后效果最差。干燥的树叶装入袋中具有良好的保温和保水性能,其覆盖下草坪中的水分不容易散失,草帘厚实的结构也具有相似的功效,但是草帘上具有空隙,能微弱的透光、透气,而植物在树叶覆盖下是在完全遮光的条件下生长,植物的呼吸速率下降、叶绿素含量升高、光补偿点降低,草坪草的解剖结构、形态结构、营养吸收积累及生理活动等发生一系列变化。在无光、水分充足的环境下生长的翦股颖叶片变薄、变大,植株增高,出现轻微的“黄化”现象。果岭棉被由于表层黑色遮阳网具有较强的吸热性,从而覆盖的草地在白天温度较高,由于热梯度的原因水分大量的集中在了土壤表层和植物上,而这些水分又被果岭棉被所吸附,高温促使水分通过上面的孔隙散失到了大气中,长期以来使坪床中的水分越来越少。覆盖材料对草坪的根量及根系分布产生影响。覆盖果岭棉被后的根量最大,且深层分布较多。0～50mm的根量依次为覆盖塑料薄膜>果岭棉被>树叶>草帘。覆盖塑料薄膜后的草