当气温低于草坪草适宜生长的温度下限时,草坪草逐渐枯黄并进入休眠期。在我国北方地区,即便是耐寒性较强的冷季型草坪草,冬季由于受低温的影响也难免要经历漫长的枯黄期,而且,春季北方地区易出现倒春寒现象,造成草坪草组织细胞反复冻融,抗寒害能力大大降低,严重时造成草坪死亡,为此,国内外许多专家学者对影响草坪绿期的因素和延长草坪绿期的方法进行了大量的研究。现阶段,延长草坪绿期的常用方法主要是冷、暖不同类型草坪草秋季交播;植物生长调节剂延缓草坪草生长;转基因抗寒育种;地下加热;水肥管理延长草坪绿期;冬季覆盖保温等。但是,这些技术大部分是通过在早秋刺激草坪草生长和延缓休眠的方式从而延长草坪绿期。在春季如何延长草坪绿期,研究主要集中于提高水肥管理措施方面。目前,在我国北方地区,许多草皮生产业者以及运动草坪的管理者,已通过冬季地膜覆盖的方式,促使草坪草在春季提前返青,有利的抢占了早春草皮市场,延长了运动场的运营时间。可见,冬季覆盖对草坪草春季提前返青具有重要的作用。
地面覆盖技术是一项古老的农田保墒技术,自我国西汉以来就文字记录其在农业上的应用。随着塑料薄膜的出现,地膜覆盖(Plastic film mulc-hing)自上世纪50年以来,在全世界各地迅速发展起来。其原理主要是用聚乙烯塑料薄膜铺设在畦面或垄台上,然后按照需要的株行距,在膜面上扎孔播种或栽植农作物。而在草坪上运用地膜覆盖技术,并不破坏地膜,只需将地膜铺设至已建成的草坪上即可。因此,地膜可循环使用,且不会造成白色污染。由草坪草变黄机理可知,温度是影响草坪草枯黄的重要因素之一。而地膜覆盖可将太阳能转化成热能贮存在耕作层中,又能减少因土壤水分蒸发损失的热量,对提高土壤温度有显著效果。
冬季覆盖技术在草坪草上的应用研究,主要集中在覆盖技术对高尔夫球场果岭草坪地温的增加[9],以及对果岭草坪根系水分含量的影响等方面。在冬季覆盖技术对草坪草绿期的影响方面,Crossi等的研究表明,运用低密度聚乙烯膜(Low density polyethylene, LDPE)和2种颜色的乙烯酯(Ethylenevinyl-acetate, EVA)使地中海地区的狗牙根果岭草坪推迟枯黄,并提前20 d返青。本实验在3个不同时间覆盖聚乙烯塑料薄膜与无纺布,并建立一个无覆盖对照处理,比较塑料薄膜处理与无纺布处理、无覆盖处理之间对草坪春季返青时间的影响。在此期间并观察各时间覆盖的草坪和无覆盖的草坪,其绿色部分盖度、草坪草颜色的变化情况。最终比较出地膜覆盖与无覆盖、无纺布覆盖等其他材质覆盖物对草坪返青的影响差异,找出北方地区草坪覆盖的最佳时间,目的是使草坪返青提前,延长草坪绿期,提高草皮生产率和延长球场运营时间。
1 材料与方法 1.1 实验地概况 实验于2008年11月至2009年4月在北京克劳沃草业技术开发中心双桥基地进行。北京地处华北平原北端,N 39°34′,E 116°28′,海拔约50 m,为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候,年均温10~12℃,全年无霜期190 ~ 200 d, > 10℃年积温4200℃,年降水量在600 mm左右,且75%集中在夏季。双桥基地位于北京市朝阳区正东边缘,占地20 hm2,地势平坦、开阔,光照、通风条件良好。 1.2 实验材料 供试草坪为建植3年,橄榄球II号的草地早熟禾(Poa.paraensisL.)草坪。覆盖地膜选用0.04mm厚度的聚乙烯塑料薄膜(A1)[13](Polyethylene,PE)。覆盖无纺布选用北方地区园林绿化常用80g规格绿色无纺布(A2)(Non-woven fabrics)。 1.3 实验方法 1.3.1 实验处理 实验设置3个不同覆盖时间:第1覆盖时间段(B1)为2008年12月15日~2009年3月26日;第2覆盖时间段(B2)为2009年1月9日~2009年3月26日;第3覆盖时间段(B3)为2009年2月14日~2009年3月26日。在12月15日进行第1次覆盖处理时,建立一个对照处理(CK),即无覆盖处理(Non-mulch),实验共设7个处理(如表1),每个处理重复3次,小区面积为2.5m×1.5 m。小区具体分布如图1所示。在各覆盖时间进行覆盖,一般在14:00覆盖,其大气温度和土壤浅层地温状况见表2。 表1 实验设计与处理 图1 实验地小区示意图 表2 在各覆盖时间覆盖时的大气温度和土壤浅层温度 2008年11月5日将草坪统一修剪,留茬5~6cm,施用缓释肥(N∶P∶K=17∶5∶10)20 g·m-2011月15日浇冻水,3月初对无覆盖(CK)处理浇灌返青水。3月26日统一揭开覆盖物。 1.3.2 观测项目及取样方法 盖度:在每个待测小区以面积为100cm×100 cm的样方框,以针刺法测定其绿色盖度,重复3次,每周测定1次。 草坪颜色:数码影像法,每次拍照采取垂直拍照,大约保持镜头离地50 cm,拍照角度、焦距一致,照片分辨率为2560×1920 dpi。拍照时间为12:00~14:00之间,保障拍照时有足够光线。将照片导入计算机,建立相应文件夹,并用Adobe PhotoshopCS3(美国Adobe公司)软件,读取红(R)、绿(G)、蓝(B)的图像平均值。然后在Excel 2007(美国Microsoft公司)中由RGB值通过公式计算得到色度值(Hue)。 返青时间:草坪绿期是指草坪群落中80%的植物返青之日到80%的植物呈现枯黄之日的持续日数。即可用绿色盖度达到80%作为返青期结束的标志。 1.4 数据处理 本实验采用Photoshop CS3软件读取数码照片中的R、G、B值。对草坪绿色盖度和草坪颜色的色度值,应用SPSS 17.0统计软件在置信水平95%和99%上用LSD法进行多重比较,以及进行正交试验的方差分析。
2 结果与分析 2.1 覆盖对草坪返青时间的影响 由图2、3、4可知,第1覆盖时间段内,覆盖与无覆盖的草坪盖度,在2月中旬盖度达到全年最低值后,开始逐渐上升。第2覆盖时间段内,进行覆盖处理的草坪盖度,自其覆盖之日起呈现逐渐上升的趋势。第3覆盖时间段内,各处理草坪的盖度随时间逐渐增加。可以看出,进行覆盖处理的草坪盖度自2月中旬开始增加,比无覆盖处理的草坪返青时间提前了1个月。 以绿色草坪盖度达到80%为草坪返青完成的标准来衡量,从图2、3、4可见,第2时间段用塑料薄膜覆盖的草坪盖度,于3月20日最先达到80%,即返青期结束。第1时间段用塑料薄膜覆盖的草坪和1月9日用无纺布覆盖的草坪盖度,也在3月26日揭膜时达到了80%,结束了返青期。而第3时间段覆盖的草坪,在揭膜时返青期尚未结束。无覆盖处理于4月25日完成返青。总体而言,12月15日用塑料薄膜覆盖的草坪,与第2时间段进行覆盖处理的草坪,与无覆盖处理相较,其返青期可以提前1个月完成。 图2 第1覆盖时间不同覆盖材料草坪盖度变化情况 注:图中小写字母不同表示有显著差异(P<0.05),下同 图3 第2覆盖时间不同覆盖材料草坪盖度变化情况 图4 第3覆盖时间不同覆盖材料草坪盖度变化情况 2.2 覆盖对草坪盖度的影响 3个不同覆盖时间用塑料薄膜覆盖的草坪,在覆盖一个月后,对草坪盖度的影响明显,与无覆盖处理之间差异极显著(P<0.01)(表3)。第1时间段用塑料薄膜处理的草坪与3个覆盖时间用无纺布处理的草坪盖度表现出显著差异(P<0.05)。无覆盖处理对草坪盖度的影响最差,在揭膜时,其盖度仍未达到40%。对3个覆盖时间内,用塑料薄膜进行覆盖的草坪盖度相较,在揭膜时,第1、2时间段处理的草坪盖度无显著差异。而第3时间段覆盖对草坪盖度的增长较慢,与第1时间段覆盖的草坪盖度之间差异显著(P<0.05)。第1、2时间段日用塑料薄膜覆盖的草坪盖度,在3月20日就达到70%以上(开放型绿地草坪和飞机场跑道草坪质量三级水平),比同期用无纺布覆盖的草坪提前4 d左右。其中,第2时间段用塑料薄膜覆盖的草坪盖度,在揭膜时可以达到97%(足球场草坪、草皮以及封闭型草坪质量一级水平)。 用多重比较法分析,各处理在揭膜前对草坪盖度的影响看出(表4、5),覆盖材料影响因素下,使用塑料薄膜对草坪盖度的影响最好;覆盖时间影响因素中3个水平的覆盖时间之间差异不显著,但以第2时间段对草坪盖度的影响较好,即第2时间段用塑料薄膜处理对草坪盖度的影响最佳。对于覆盖时间因素是实验结果的次要影响因素,且3个处理差异不显著,可根据覆盖的实际需要选取最好水平。 表3 不同处理下的草坪盖度测定结果 表4 覆盖材料对草坪盖度影响的Duncan多重比较表 注:已显示同类子集中的组均值。基于观测到的均值。误差项为均值方(错误)=52.911。a.使用调和均值样本大小=3.000。b.Alpha=0.05,下同 表5 覆盖时间对草坪盖度影响的Duncan多重比较表 图5 第1覆盖时间不同覆盖材料草坪颜色变化情况 图6 第2覆盖时间不同覆盖材料草坪颜色变化情况 图7 第3覆盖时间不同覆盖材料草坪颜色变化情况 2.3 覆盖对草坪颜色的影响 采用分析数码照片中的色度值来衡量草坪颜色。色度值是根据人对颜色的直观概念划分的,从0°到360°(0°为红色,60°为黄色,120°为绿色,180°为蓝绿色,240°为蓝色,300°为紫红色)。结合九分制打分法的划分标准,加入色度值参数,即草坪颜色的评分标准如下:休眠或枯黄,30°;较多的枯叶,少量绿色,30°~60°;较多的绿色,少量枯叶,60°~90°分浅绿到较深的绿色,90°~120°;深绿到墨绿,120°~150°。 从图5、6、7可见,无覆盖处理的草坪在2月下旬几乎完全枯黄,其色度值此时最接近30°。进行覆盖处理的草坪,在3个覆盖时间内,未出现完全枯黄的状态。第1、2时间段用塑料薄膜覆盖的处理,对草坪颜色的影响与无覆盖处理之间差异极显著(P<0.01)。用无纺布覆盖的草坪与用塑料薄膜覆盖的草坪相较,除在第1覆盖时间段覆盖后期,两者之间存在显著差异(P<0.01)外,在第2覆盖时间和第3覆盖时间段内,两者之间差异不显著。3个覆盖时间内,各处理对草坪颜色的影响趋势与对其对盖度的影响相当。但第3时间段覆盖的草坪在揭膜时,其草坪颜色也达到了多绿少黄的状态。第1、2时间段用塑料薄膜覆盖的草坪,比这2个覆盖时间内用无纺布覆盖的草坪提前6 d达到多绿少枯的状态。由表6可知,揭膜前,覆盖处理的草坪其草坪颜色色度值皆达到60°~90°,即多绿少黄的状态。第1、2时间段用塑料薄膜覆盖的草坪,其草坪色度值最先达到60°~90°,比第1时间段覆盖的草坪提前6天,比第3时间段覆盖的草坪提前12 d。与无纺布处理的草坪相比,提前了6 d。并且,第2时间段用塑料薄膜覆盖的草坪对草坪颜色的影响,与无覆盖处理呈现出显著差异性(P<0.01)。 3 讨论
目前,各种研究对返青时间的定义,主要存在着2种不同的意见。一是以连续观察草坪草生长的方式,将草坪草由完全枯黄到重新生长的时间作为返青的时间。但冷季型草坪草在大部分地区并不会出现完全枯黄的情况,判断草坪草由黄变绿的基点存在主观性。因此,本研究主要采取另一种判定返青时间的方法,即将草坪盖度与颜色作为综合指标进行判断。可是,若采用传统的九分制评价法判断草坪颜色,也将缺乏客观依据。为解决此问题,已有学者通过估测叶绿素密度用以对草坪色泽进行定量评价。其主要原理是,草坪草的叶绿素含量在进入休眠期后递减,前后差异显著。但这种方法也可能因为取样不均,致使所取草坪草样本不具代表性。故而,本实验采用拍摄数码照片,并利用相关软件分析草坪颜色的组成。 第2、3时间段用塑料薄膜覆盖的草坪,与用无纺布覆盖的草坪在颜色上差异不显著。这是因为塑料薄膜透气性差,土壤水气上升至薄膜表面,遇冷形成了水珠。在冬季入夜后,水珠凝结成冰,至次日上午融化,晚上再凝结成冰,周而复始。草坪草叶尖也因此产生冻害,发生枯黄,对草坪颜色的评价形成影响。而无纺布间隙吸水,在间隙上部形成水膜,阻止冰冷空气进入,也避免了霜冻与草坪草直接接触,对草坪草叶尖的无冻害影响。塑料薄膜直接覆盖防霜冻作用低于无纺布覆盖,这与余继忠等人的研究结果一致。 第1时间段和第2时间段进行覆盖处理的草坪,其返青期皆比无覆盖处理提前完成。Crossi等的研究表明,运用聚乙烯膜可使地中海地区的狗牙根果岭草坪提前20 d返青。Minner等研究表明,运用无纺布覆盖的草坪可提高草坪春季的返青质量,并且可使草坪提前返青,与本研究结果一致。
4 结论 12月15日和1月9日开始覆盖的草坪,可在3月中下旬完成返青,其草坪质量完全达到开放性绿地的要求。就返青期结束时间早晚而言,用塑料薄膜覆盖的草坪效果优于用无纺布处理的草坪。其中,1月9日用塑料薄膜覆盖的草坪的效果最佳,比12月15日用塑料薄膜处理的草坪提前4 d完成返青。由于无纺布防霜冻能力强,草坪草叶尖不会产生因霜冻而造成的枯黄。因此,在实际应用中,若只考虑草坪颜色的效果,可于1月9日选用无纺布进行覆盖。 作者简介: 宋雪枫,北京林业大学高尔夫教育与研究中心硕士研究生 苏德荣,北京林业大学高尔夫教育与研究中心教授、博导,中国高尔夫球协会场地委员会副主任、秘书长 |