全 文 ：文章编号:1007-4929(2006)05-0011-04
拂子茅和早熟禾的灌溉比较研究
孙　璐1 ,袁小环2 ,武菊英2 ,王建中1
(1. 北京林业大学 ,北京 100083;2. 北京草业与环境研究发展中心 ,北京 100089)
　　摘　要:利用土壤水势作为灌溉指标 ,设置 - 30 、- 40、 - 50 、- 60 kPa 4 个水势梯度 , 比较研究抗旱观赏草拂子茅
和冷季型草坪草早熟禾在 9 月 、10 月的灌溉规律。拂子茅在土壤水势 - 30 ～ - 60 kPa 时进行灌溉生长差异不显著 ,
9、10 两月的总灌溉量最低可达 74. 9 mm;早熟禾适宜在土壤水势达到 - 30 kPa时进行灌溉 , 9、10 月的总灌溉量为
161. 7 mm , 低于- 30 kPa的土壤水势下生长受影响。拂子茅和早熟禾的叶片水势都随土壤水势的下降而下降 , 拂子
茅的下降速度低于早熟禾 ,具有较高的叶片水势 ,而拂子茅在 - 60 kPa 的土壤水势处理下根冠比显著升高 , 说明拂子
茅在干旱胁迫下具备较强的吸水和保水能力。
　　关键词:拂子茅;早熟禾;土壤水势;灌溉
　　中图分类号:S274 , S688. 4　　文献标识码:A
Comparison of Irrigation for Calamagrostis Brachytricha and Poa Pratensis
SUN Lu1 , YUAN Xiao-huan2 , WU Ju-ying2 , WANG Jian-zhong1
(1. Beijing Fore st ry Univ ersity , Beijing 100083 , China;
2. Beijing Research and Development Cente r fo r Grass and Environment , Beijing 100089 , China)
Abstract:Taking soil w ate r po tential as irrigation index , setting four soil wa te r po tential g rads as - 30 、- 40 、- 50、 - 60 kPa , the ir-
rig ation rule of drought-re sistant o rnamental g rass , i. e. Calamag rostis brachy tricha , and cool - season turf g rass , i. e. P oa pra ten-
sis , from Septembe r to October w as compa red. Ca lamag ro stis br achy tricha g rew w ell under the so il water po tentials from - 30 kPa
to - 60 kPa, and its low est to tal ir rig ation amount during the two months was 74. 9 mm. Poa pratensis wa s suitable to ir rig ation un-
der soil w ater po tential of - 30 kPa , and its to tal ir rig ation amount was 161. 7 mm. I t will gr ow bad unde r the soil w ater po tentials
of lowe r than 30kPa. Leaf water po tential o f Calamag rostis brachy tricha and Poa pratensis decreased with the decrease o f so il water
po tential , while the decrease velo city of Ca lamag ro stis brachy tricha w as slower than that of Poa pratensis , and Calamag ro stis
brachy tricha had higher leaf wa te r po tential. Meanwhile , the ra tio of roo t to shoo t of Calamag ro stis brachyt richa increased clear ly
unde r the so il water po tential o f - 60 kPa , this indicated tha t it had str onger ability to resist drought.
Key Words:calamag ro stis br achy tricha;poa pratensis;so il wa te r po tential;ir rig ation
0　引　言
随着我国城市绿化规模的增大 ,水资源短缺成为制约城市
园林绿地建设的关键问题 ,选择水分需求少的园林植物为缓解
该问题的有效措施之一。拂子茅为禾本科多年生草本植物 , 是
一种抗旱耐寒的暖季型观赏草 ,已开始应用于北京的园林绿地
中。本文以普遍认为需水较多的冷季型草坪草早熟禾为对
照[ 1 ～ 3] , 研究抗旱观赏草拂子茅的水分需求特点。
目前 , 国内外对草坪草的灌溉规律研究较多 , 对观赏草的
研究相对较少 ,而且这些研究大多以当地降雨量与草坪蒸散量
的差值作为灌溉标准[ 1 ～ 7] ,并未从植株本身的生长状况与水分
需求考虑 ,由此制定的灌溉方式并不适合其他地区的植物生长。
收稿日期:2005-12-26
基金项目:北京市科学技术委员会重大项目“北京城市园林绿地水分经济生态的研究与示范”(D0605001040291)资助。
作者简介:孙　璐(1981-),男 ,硕士研究生。
11节水灌溉 2006 年第 5 期
以土壤水势作为参考依据 ,则可以抛开各地区不同的降雨量对
灌溉的影响 ,该方法已经被用于水稻旱秧大田期需水特性与节
水灌溉等的研究中[ 8 ～ 10] 。
本试验以土壤水势作为指标 ,对植物所处的土壤水势达到
何值时需要进行灌溉处理以及每次的灌溉量进行研究 ,有利于
制定适合不同地区的灌溉管理措施。同时比较了观赏草与草
坪草所需灌溉强度的差异 , 进一步论证了拂子茅的耐旱节水
性 ,为实现园林绿地的植物节水提供理论支持 。
1　材料和方法
1. 1　试验地基本情况
试验在北京市农林科学院草业与环境研究发展中心试验
基地进行 ,试验地土壤的基本状况如表 1所示。
表 1　供试土壤基本理化性质
全 N /% 全 P /% 全 K /% 速 N /(mg k g - 1) 速 P / (mg k g - 1) 速 K / (m g kg - 1) 电导率(mS cm - 1) pH 土壤容重 /(g cm - 3)
0. 087 0. 094 1. 992 53. 48 40. 65 286. 65 0. 272 7. 61 1. 18
1. 2　试验材料
观赏草拂子茅(Ca lamag ro stis brachy tricha)和草坪草早熟
禾(Poa pratensis)。拂子茅为 2005 年 2 月 5 日的播种苗 ,早熟
禾为 2005 年 5 月出圃的草皮卷。
1. 3　试验方法
于 2005 年 5 月 30 日将大小和长势相同的拂子茅幼苗和
早熟禾分株栽植于试验地中 ,采用常规管理促其生长。拂子茅
小区面积为 2 m×2 m ,种植株行距为 30 cm×30 cm;早熟禾小
区面积为 2 m ×1 m , 株行距 15 cm×15 cm。各小区间用塑料
布分隔 ,埋深 50 cm , 以免水分相互渗透。小区上方搭塑料棚遮
雨 ,使小区内水分供应由人工控制。在每个小区内安装 2 支真
空表式土壤负压计 ,埋深 30 cm , 取 2 支负压计的平均值作为测
定结果。真空表式土壤负压计为南京土壤所研制 ,量程为 0 ～
- 100 kPa。
1. 3. 1　灌溉量测定
根据土壤水势设定灌溉点 , 设计 4 种处理 , 分别为 - 30
kPa、- 40 kPa、 - 50 kPa、 - 60 kPa , 每处理 3 个重复。当土壤
水势下降到设定点时人工灌溉 , 使土壤水势上升到 - 10 kPa ,
记录灌溉量。
1. 3. 2　生长状况测定
2005 年 9 月 5 日开始进行试验处理 ,此时拂子茅已恢复正
常生长 , 早熟禾也已郁闭成坪。试验于 11 月 3 日结束时测量
拂子茅的株高 、冠幅 、分蘖数 、地上部干重 、叶色度和早熟禾草
坪的盖度 、50 cm×50 cm 样方内地上部干重 、叶色度等。称重
所用的天平为梅特勒 - 托利多称重设备系统有限公司产
S PS4001F型 , 最大称量值为 4 kg , 分度值为 0. 1 g。测量草坪
覆盖度仪器为美国 Decagon 生产的 F ir st G row th 型植被覆盖
度分析仪。叶色用美国产 TCM 500 草坪色度计测量。
1. 3. 3　根冠比和叶片水势测定
根冠比和叶片水势是表示植物对干旱胁迫适应能力的重
要指标。本文中的根冠比是根部与地上部的干重比值 , 采用称
重法获得。叶片水势采用美国产 Psypro 水势测量记录仪进行
测量。
本试验的数据分析方法为:利用 SPSS 统计软件进行数据
方差分析和差异显著性检验。
2　结果与分析
2. 1　拂子茅和早熟禾灌溉量比较
拂子茅和早熟禾的灌溉量见表 2。
11 月 3 日各试验地水势均在 - 30 kPa 左右 , 作为试验结
束点。从试验结果(表 2)可以看出 , 在本试验设定的 4 个处理
梯度中 ,两种草所需的灌溉量都随水势的降低而降低 , 观赏草
拂子茅所需灌溉量都分别低于草坪草早熟禾 , 节水比率为
41. 7%～ 26. 3%。
表 2　拂子茅和早熟禾灌溉量比较
项　　目 处　　理
- 60 kPa - 50 kPa - 40 kPa - 30 kPa
拂子茅
灌溉量 /
mm
9月 36. 0 34. 2 39. 6 46. 1 42. 8 50. 6 51. 6 55. 6 47. 6 51. 1 52. 8 51. 8
10月 38. 3 40. 1 36. 5 37. 9 33. 7 42. 1 43. 5 39. 7 35. 9 67. 3 65. 9 68. 7
总计 74. 3 74. 3 76. 1 84. 0 76. 5 92. 7 95. 1 95. 3 83. 5 118. 4 118. 7 120. 5
平均 74. 9c 84. 4b c 91. 3b 119. 2a
早熟禾
灌溉量 /
mm
9月 69. 9 66. 8 73. 0 94. 7 90. 3 98. 5 81. 4 76. 9 85. 6 102. 1 97. 2 92. 3
10月 60. 4 58. 7 56. 7 38. 8 41. 9 45. 0 56. 4 60. 4 58. 1 64. 3 57. 8 70. 8
总计 130. 3 125. 5 129. 7 133. 5 132. 2 143. 5 137. 8 137. 3 143. 7 166. 4 155. 0 163. 1
平均 128. 5f 136. 4ef 139. 6e 161. 7d
节水比率 /% 41. 7 38. 1 34. 6 26. 3
　注:一行中相同的字母表示不同处理间方差分析差异不显著 ,不同的字母表示不同处理间方差分析差异显著(α=0. 05)。如拂子茅在 - 30 kPa 下
平均灌溉量的代表字母为 a ,与其他各处理所代表的字母不同 ,表示其与其他各处理差异显著;而在 - 50 kPa 下平均灌溉量的代表字母为 bc ,与 -
40 、- 60 kPa 有相同字母 ,表示其与 - 40 、- 60 kPa处理差异不显著。表 3～ 表 5同。
12 拂子茅和早熟禾的灌溉比较研究　　孙　璐　袁小环　武菊英　等
　　同时可以看出 ,拂子茅采用水势达到 - 60 kPa再进行灌溉
比水势达到 - 30 kPa的节水 37. 2%。
2. 2　土壤水势处理对拂子茅和早熟禾生长的影响
试验结束后 ,对拂子茅的株高 、冠幅 、分蘖数 、地上部干重 、
叶色进行了测量分析 ,如表 3 所示。对早熟禾的覆盖度 、50 cm
×50 cm 样方内地上部干重 、叶色进行了测量分析 , 如表 4
所示。
表 3　不同处理下拂子茅的生长状况
项　　目 处　　理
- 60 kPa - 50 kPa - 40 kPa - 30 kPa
株高增长量 / cm 6. 02a 6. 14a 4. 86a 5. 09a
冠幅增长量 / cm 7. 33b 7. 23b 7. 58b 10. 1b
分蘖数 /个 64. 3cd 53. 3d 52. 9d 66. 7c
地上部干重 /(g 株 - 1) 8. 77e 8. 36e 12. 13e 11. 87e
G /% 36. 85f 36. 65f 37. 23f 36. 13f
表 4　不同处理下早熟禾的生长状况
项　　目 处　　理
- 60 kPa - 50 kPa - 40 kPa - 30 kPa
覆盖度 /% 13. 17b 12. 83b 17. 00b 45. 67a
地上部干重 /(g 样方 - 1) 49. 10d 68. 40d 67. 10d 89. 77c
G /% 36. 40e 36. 55e 36. 50e 35. 80e
　注:G%为绿色在红 、绿 、蓝三色中所占百分比。
从表 3 可以看出 ,拂子茅仅分蘖数在 - 30 kPa 处理与 - 40
kPa、- 50 kPa 两个处理间有 0. 05 水平上的显著差异 , 其余指
标差异不显著 ,说明拂子茅即使土壤水势达到 - 60 kPa再进行
浇水处理 ,长势依然不受影响。 早熟禾(表 4)的覆盖度与地上
部干重在 - 30 kPa处理下与其余 3 个处理在 0. 05 水平上均有
显著差异 ,说明早熟禾需要土壤水势维持在 - 30 kPa以上才能
生长良好。
沈艳[ 11] 、雷波[ 12]等的研究都发现 ,干旱胁迫可导致植物叶
片中叶绿素含量的降低 , 叶片缺水不仅影响叶绿素的生物合
成 ,而且促进已形成的叶绿素加速分解 , 导致叶片发黄。而植
物冠层绿色状况与叶片叶绿素含量密切相关[ 13] 。因此通过对
植物叶片颜色的观测可以间接反映出植株对干旱的耐受能力。
干旱胁迫下 G%(绿色百分比)值高的植物抗旱性较强。
从表 3、表 4 中叶色的指标可以看出 , 每种植物的叶色在 4
个土壤水势间都没有显著差异(α=0. 05), 说明不同的土壤水
势处理对拂子茅和早熟禾叶色影响不大 , 可能是因为在试验所
设的梯度下 ,不同程度的干旱对叶绿素的影响还没有在叶色上
明显地表现出来。但可以看出 ,两者在土壤水势低于 - 50 kPa
后 ,绿色所占百分比都有下降的趋势 , 说明干旱对植物叶片颜
色有一定的影响。
2. 3　土壤水势处理对根冠比和叶片水势的影响
根冠比是影响植株吸水效率的重要指标 ,本试验结果如表
5 所示。从表 5 中可以看出 , 拂子茅与早熟禾都在 - 60 kPa 处
理下具有最大的根冠比 ,然而拂子茅此时根冠比与其余各处理
在 0. 05 水平上有显著差异 , 早熟禾则没有 , 说明拂子茅能够更
灵敏 、更有效的感应到外界干旱胁迫 , 并做出相应的反应 ,早熟
禾则对干旱胁迫的反映不够灵敏和有效。
表 5　不同处理下拂子茅和早熟禾根冠比
项　目 处　　理
- 60 kPa - 50 kPa - 40 kPa - 30 kPa
拂子茅 0. 753f 0. 621g 0. 523g 0. 589g
早熟禾 1. 067e 0. 952e 0. 962e 0. 829e
　　叶片水势是植物对干旱胁迫适应能力的重要指标 ,本试验
结果如图 1 所示。叶片水势越高则代表植物吸水能力越强。
图1　不同土壤水势下拂子茅和早熟禾叶片水势变化规律
从图 1 可以看出 , 试验初期 , 拂子茅和早熟禾叶片水势有
一个升高的过程 ,是由于灌溉后根系吸收大量的水 , 并将水分
运送到叶片 , 导致叶片水势升高。当叶片水势升高到 - 1. 75
MPa左右 , 达到最高 , 此时土壤水势降低到 - 20 kPa 后 , 植株
开始受到干旱胁迫 ,叶片水势开始下降。早熟禾在整个试验期
间 ,叶片水势基本都低于拂子茅 , 在土壤水势低于 - 35 kPa后 ,
早熟禾叶片水势下降速度高于拂子茅。说明在受到干旱胁迫
后 ,拂子茅叶片能够保持较高的水势 , 免受胁迫伤害 , 较早熟禾
具有更高的抗旱性。
3　讨论与结语
本试验测得的早熟禾在 - 30 kPa的土壤水势下 9、10 月的
总灌溉量为 161. 7 mm , 与张新民等[ 14] 测得的 157. 7 mm 以及
赵炳祥等[ 15] 测得的 159. 23 ～ 163. 37 mm 相近 , 说明在 - 30
kPa土壤水势处理下的灌溉量与实际蒸散量相近。这也为今
后对拂子茅的蒸散量测定提供了一定的参考。
研究表明 , 以土壤水势为标准 , 观赏草拂子茅和草坪草早
熟禾在不同土壤水分状况下所需灌溉量都是随水势的降低而
降低。但在本试验设定的土壤水势范围内 , 拂子茅所需灌溉量
远远低于早熟禾。
通过对不同土壤水势处理下两种植物生长状况的测定 , 可
以得出 ,拂子茅即使在土壤水势达到 - 60 kPa 再进行浇水处
理 ,长势依然不受影响。而早熟禾则需要土壤水势维持在 - 30
kPa以上 ,否则生长就要受到影响。
植物对干旱最早 、最主要的反应是保水[ 16] 。沈维良[ 17] 等
的研究也认为 ,植株叶片水势越高 , 其耐旱性越强。本试验对
干旱胁迫下的拂子茅和早熟禾的叶片水势进行测量 , 表明拂子
茅叶片水势下降速度较早熟禾慢 , 可以保持在较高的水平 , 其
保水能力强于早熟禾 , 即拂子茅具有更高的抗旱性。同时 , 拂
子茅可以更灵敏地感应外界干旱胁迫 , 增高根冠比 , 以利于吸
13拂子茅和早熟禾的灌溉比较研究　　孙　璐　袁小环　武菊英　等
收更多的水分供地上部消耗 , 这也进一步证明了拂子茅的抗
旱性。
综合拂子茅和早熟禾在不同土壤水势处理下的生长表现 ,
可以得出:拂子茅比早熟禾需要更低的灌溉量 、灌溉频率和管
理强度 ,其抗旱性也更强。
由于试验的时间限制 , 未能对两种草春 、夏两季的灌溉情
况做相关的研究 ,有待进一步深入。
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(上接第 10页)
以上入渗特征反映出 , 在一定灌溉量条件下 , 田间入渗量
的变化主要取决于包气带土层厚度(地下水埋深)和作物需水
强度两个因素。前者是田间土层所具有蓄存水空间大小的静
态因素 ,后者是作物蒸腾动力使田间土层持水力增大的动态因
素。棉花生长前期 ,田间土层厚度与其蓄水总量成正比 , 表现
出灌溉入渗量随埋深的增加而减小;棉花生长中 、后期 , 作物需
水动态因素增大 ,作物根系吸水动力使其周围土层产生负压 ,
其结果可显著提高田间土层的持水量。
图 3 为本灌区的潜水动态变化图 , 从潜水动态曲线可以看
出 ,在灌溉作用下 , 潜水埋深从 4 月开始上升 , 至 5 、6 月间埋深
相对最高 ,说明此期灌溉形成了有效的入渗补给。而其后在 7、
8 月间的灌溉下埋深却出现下降 , 说明此期农田较大的作物蒸
腾一方面使包气带土层可蓄存更多的灌溉水量 , 另一方面也消
耗利用了地下水 , 地下水补给减小 , 消耗增大。 这一现象符合
地中仪地膜棉的试验特征。
图 3　灌区潜水动态变化图
3　结　语
(1)地膜棉田灌溉入渗量在棉花生长不同时期有着不同的
变化特征 ,前期灌水入渗量主要随地下水埋深增加而减小 , 中
后期灌水入渗量随棉花日耗水量增加而减少 ,作物较大的耗水
量使包气带土层蓄存水能力提高 ,这是入渗减少的主要原因。
(2)棉花利用地下水量与其埋深为“ S”型函数关系 ,其利用地
下水能力随埋深增加而减小 ,棉花利用地下水量在埋深 1. 5 m 时
出现拐点。当灌水湿润深度超过 1. 5 m 时, 棉花根系不能更多利
用地下水 ,即可认为是深层入渗。棉花根系吸水影响深度与其日
耗水强度成指数关系,其根系吸水最大影响深度为2. 76 m。
(3)农田灌溉应参考作物的耗水特征 、根系吸水影响深度
规律来制定。利用地中仪研究各种植物的耗水强度对进一步
研究植被包气带水分的运移规律 ,在生产节水实践中有着重要
的实际意义。
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14 拂子茅和早熟禾的灌溉比较研究　　孙　璐　袁小环　武菊英　等