全 文 ：第 16 卷 第 1 期
Vol. 16 No . 1
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2008 年 1 月
Jan. 2008
灌水对冷季型混播草坪生物量的影响
梁 曦1 , 苏德荣1* , 杨云贵2
( 1. 北京林业大学森林培育教育部重点实验室, 北京 100083; 2. 西北农林科技大学动物科技学院, 陕西 杨凌 712100)
摘要 : 研究灌水量( 0、200、400、600 mm)对冷季型混播草坪生物量和蒸散量的影响, 测定土壤含水率、蒸散量、地上
及地下生物量,以期为草坪的节水精准灌溉, 科学管理提供理论依据。结果表明: 试验中后期,灌水 400 和 600 mm
地上生物量显著高于灌水 0 和 200 mm, 但灌水 600 与 400 mm 间差异不显著; 草坪草根系在 0~ 5 cm 层的分布最
多,在 20~ 25 cm 最少; 地下生物量的差异仅存在于浅土层( 0~ 5 cm) ; 随着时间的推移,地上、地下生物量都呈增
长趋势,但前者比后者增长迅速; 根茎比呈下降趋势; 地上生物量在很大程度上是由地下生物量决定的, 决定系数
大于 0. 8; 随着地上生物量的增加,累计蒸散量增加, 处理间差异极显著( P< 0. 01) ; 试验前期累计蒸散量随着地上
生物量的增加而迅速增加,后期增加缓慢; 累计蒸散量在很大程度上取决于地上生物量, 决定系数大于0. 65;地上
生物量和累计蒸散量的回归模型为: Y= a @ ebX 。
关键词: 灌水处理; 冷季型草坪草; 生物量; 蒸散量
中图分类号: S688. 4 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2008) 01-0060-05
Effect of Irrigation on Biomass of Coo-l Season Turfgrass Mixtures
LIANG Xi
1
, SU De-rong
1*
, YAN G Yun-gui
2
( 1. Key Laboratory of Silviculture and Con servat ion, M inist ry of Educat ion and Beijing Forest ry U niver sity, Beijing 100083, Chin a;
2. Col lege of Animal S cience and Technology, Northw es t Sc-i T ech University of Agricultur e and Fores try,
Yangling, Sh aanxi Provin ce 712100, C hina)
Abstract: Abovegr ound and underground biomass ar e important indicators o f turfg rass grow th and estab-
l ishment . The aboveground and underg round biomass of coo-l season turfgr ass mix tures w ere measured in
field exper iments under four dif ferent irr ig ation levels ( 0, 200, 400, 600 mm) during the ent ire experimen-
ta1 periods. The results show that the aboveground biomass in the m iddle and late grow ing periods under
tr eatments of 400 and 600 mm were signif icant ly higher than that of t reatments of 200 and 0 mm , but there
w as no significant differ ence betw een irrigat ion 600 and 400 mm. Root dist ribut ion w as char actered w ith
the highest density in the lay er of 0- 5 cm, while the least density in the layer of 20- 25 cm. The signif-i
cant differences of undergr ound biomass among treatments only existed in shallow soil layer of 0- 5 cm.
With pr oceeding of the gr ow ing period, bo th aboveground and underground biomass increased, but
aboveg round biomass changed faster. T he rat io of r oot to stem tended to decline in the w hole gr ow ing per-i
od. Aboveground biomass w as larg ely determined by the under ground biomass and the stat ist ical determ-i
nat ion coef ficient for each treatment w as above 0. 8. Along w ith the increase of aboveground biomass, the
accumulated evapo tr anspiration ( ET) o f dif ferent irrigat ion t reatments increased and show ed very signif-i
cant differ ence among differ ent t reatments ( P< 0. 01) . The ET increased rapidly in the early grow ing per-i
od but slow er in late. Stat ist ical results indicate that ET w as largely determined by aboveground biomass
and the determinat ion coeff icient of each treatment w as above 0. 65. T he regression model betw een
aboveg round biomass and ET w as Y= a @ ebX .
Key words: Irrig at ion levels; Coo-l season turfgr ass; Biomass; Evapot ranspirat ion
收稿日期: 2007-04-16; 修回日期: 2007-10-17
基金项目: 国家自然科学基金项目( 50679002) ,国家科技支撑计划课题( 2006BAD16B09)
作者简介: 梁曦( 1983-) , 女,硕士研究生,研究方向为城市绿地生态用水管理, E-mail: liangxi1217@ 163. com; * 通讯作者 Author for
correspondence, E-mail: suderong@ 163. com
第 1期 梁曦等:灌水对冷季型混播草坪生物量的影响
草坪草的地上、地下生物量是衡量草坪生长发
育状态的重要指标,是研究草坪生长规律的重要参
数[ 1]。水分是植物生长过程中最重要的限制因子,
以往的研究表明, 水分变化严重影响生物量的分
配[ 2]。目前,国内针对不同水分状况对草坪草生物
量影响的研究较少。徐敏云[ 2]等测定了多年生黑麦
草、草地早熟禾、苇状羊茅 3种草坪草, 在田间持水
量 30% ~ 50%、50% ~ 70%、70% ~ 90% 3 种水分
梯度下,地上生物量的积累。何军等[ 3, 4] 对高羊茅、
草地早熟禾、多年生黑麦草 3种草坪草,在不同灌溉
条件下,地下生物量的空间分布进行了研究。张新
民[ 5]等研究了在充足和不充足供水条件下, 草坪草
的草屑积累量。罗俊强、韩烈保等[ 6, 7] 研究了冷季
型草坪草地下生物量和草坪品质,以及根茎比和草
坪品质的关系。
试验通过观测不同灌溉量下混播草坪的地上、地
下生物量和蒸散量,探讨水分与生物量、蒸散量之间
的关系、生物量的动态变化以及根系的空间分布,以
期为草坪的节水精准灌溉,科学管理提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 试验区自然概况
试验于 2006 年 3月 24日至 5月 14日在陕西
省杨凌区西北农林科技大学草业科学试验基地进
行。该基地位于北纬 34b16c, 东经 108b5c, 海拔 510
m,年均气温 13 e , 年均降水量 620 mm, 75% 集中
在夏季。试验地土壤为壤土,田间持水量(重量% )
20. 1%,容重: 0~ 5 cm 为 1. 21 g/ cm3 , 5~ 10 cm 为
1. 20 g/ cm3 , 10~ 20 cm 为 1. 26 g/ cm3 , 20~ 30 cm
为 1. 37 g / cm 3。
1. 2 试验材料与设计
1. 2. 1 试验草坪为 2005年秋季播种的绿园 5号混
播草坪, 主要草种有: 高羊茅 ( Festuca arundinacea
Schreb. ) ,草地早熟禾( Poa p ratensis L. ) ,多年生黑麦
草( Lolium per enne L. ) ,配比为 7︰2︰ 1。但至 2006
年春季开始试验时,混播草坪绝大部分为高羊茅。
1. 2. 2 试验为灌水处理的单因子试验,采用完全随
机区组设计,地面无遮盖, 设 4个水分梯度: A 为生
长季内灌水 0 mm(对照区) ; B 为 200 mm; C为 400
mm; D为 600 mm, 每个梯度 4 次重复, 共 16 个小
区,小区面积 2 m @ 4 m(图 1)。
1. 2. 3 试验前期降水较少, 4 月 1 日漫灌, 灌水
100. 0 mm。雨量筒测定降水量(图 2) , 试验期间降
水总量为 225. 4 mm。定期测量土壤含水率, 当土
壤含水率低于田间持水率的 30%, 开始灌水。每次
灌水时(灌溉用水来源于自来水) , 待水流流速稳定
后,测定水流速度 (灌满 10 L 的水桶所需时间为
45 s,即流速大约为 13. 33 L/ min) , 开始灌水,灌水
量( mm ) = 灌水时间 @ 流速/小区面积。每周灌水
一次,如本周下雨则不灌水; 如过于干旱, 适当增加
灌水量。除人工拔除杂草外,试验期间无其它草坪
管理措施。
图 1 试验小区设置
F ig. 1 Schematic illustration of exper imental plo ts
1. 3 测定项目及方法
土壤含水率用烘干称量法测定, 分层取样, 10 d
测定 1次。取土时在每个小区选择 1个点,从表面
向下取 4层( 0~ 5, 5~ 10, 10~ 20, 20~ 30 cm) , 随后
将土样放入铝盒中, 105 e 烘至恒重。
蒸散量等于草坪植物群落的耗水量。在忽略根
层土壤水分深层渗漏和补给的基础上, 由农田水量
平衡原理计算出某一时段的蒸散量[ 8, 9] 和各时段的
累计蒸散量。ET = R+ I- vW 式中: E T 为蒸散
量, R 为降水量, I 为灌水量, vW 为土壤水分的变
化量( vW = W 1 - W 2 , 其中 W 1 为某一时期开始时
的土壤贮水量, W 2 为终止时的土壤贮水量)。
地上生物量测定以 10 cm @ 10 cm 的样方齐地
面用剪刀取样,每试验小区 1点。取样后称鲜质量,
后放入 65 e 烘箱中经 24 h烘干,即为风干质量[ 2]。
地下生物量测定在每个试验小区内,挖取高 25
cm,截面 10 cm @ 10 cm 的土柱, 每 5 cm 为 1层分
层取样 ( 0~ 5, 5~ 10, 10~ 15, 15~ 20, 20~ 25 cm,
共 5层) ,将其装入纱布袋内(规格为 20 cm @ 30 cm) ,
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 65 e 的烘箱中烘 24 h后,称重[ 4]。
用 SPSS11. 0软件进行数据分析。
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草 地 学 报 第 16卷
表 1 各时期灌水量
Table 1 Experimental treatments and ir rig ation amounts in different g row ing per iods
处理 Treatment A B C D
预计生长季内总灌水量(m m)
Predicted total irrigat ion of grow ing s eason ( mm)
0 200 400 600
试验期间实际灌水量( mm) 3月 31日 Mar ch 31 0 25( 15) 50( 30) 75( 45)
(灌水时间分钟) 4月 17日 April 17 0 37. 5( 22. 5) 75( 45) 112. 5( 67. 5)
Actual irrigat ion amount ( mm) 5月 7日 May 7 0 25( 15) 50( 30) 75( 45)
( Irrigat ion t im e. min) 总计 Sum 0 87. 5 175 262. 5
注:试验期内实际灌水量小于预计灌水量,以下试验均根据前期试验结果分析得到
Note: T her efore the actual irrigation was les s than the predicted irrigat ion, an d the resu lt s below w ere based on result s f rom the early s tage
of experiment
图 2 试验期间降水量
F ig . 2 Rainfall dur ing the ent ire exper imental periods
2 结果与分析
2. 1 灌水对混播草坪生物量的影响
2. 1. 1 灌水与地上生物量的关系 试验前期地上
生物量差异不显著, 从 2006 年 4月 6 日至 5 月 14
日,灌水 400和 600 mm 处理的地上生物量都显著
高于对照区和 200 mm( P< 0. 05) , 并且,灌水 600
与 400 mm 间差异不显著;除 4月 28日测定结果差
异显著外,灌水 200与对照区差异不显著(表 2)。
2. 1. 2 灌水与地下生物量的关系 草坪草根系在
0~ 25 cm土层上分布存在较大差异。随着土层深
度的增加,根量逐渐减少, 在 0~ 5 cm 层分布最多,
占总量的 49. 36%~ 78. 26%, 在 20~ 25 cm 层所占
的比例最小,占总量的 1. 69% ~ 8. 95%。
地下生物量的差异仅存在于浅层土壤 ( 0~ 5
cm) , 其他土层的地下生物量间无显著差异。在
0~ 5 cm土层范围内,灌水 200、400和 600 mm 的地
下生物量差异不显著, 但都极显著高于对照区( P<
0. 01) (图 3)。
草坪草对 0~ 5 cm 土层水分的消耗占主导地
位;在 5~ 10、10~ 20、20~ 25 cm 各土层范围内,各
灌水处理的地下生物量没有显著差异, 因此在灌水
0 mm 的条件下, 5~ 25 cm 土层范围内的地下生物
量的生长不会受到抑制。
2. 1. 3 灌水对冷季型草坪草生物量的综合影响 试
验期间,草坪草地上、地下生物量都呈上升趋势,但地
上生物量比地下生物量生长迅速。灌水 400和 600
mm的地上、地下生物量均显著高于对照区( P<
0. 05) ,但灌水 400和 600 mm间差异不显著(表 3)。
地上生物量比地下生物量生长迅速, 因此试验
期间各灌水处理的根茎比均呈下降趋势(表 4)。地
上生物量在很大程度上是由地下生物量决定的, 决
定系数均在 80%以上。草坪草通过庞大的须根系
从土壤中吸收水分和养分供地上部分生长利用; 地
上部分的光合产物向下输送,供给地下部分生长。
表 2 灌水量与地上生物量的关系
Table 2 Relationship between ir rig ation and abovegr ound biomass of co o-l season turfg rass mix tures
日期 Date 生物量干重 Dry w eigh t( g/ m 2)对照区 CK IR= 200 mm IR= 400 mm IR= 600 mm
3月 24日 March 24 323. 33 387. 67 466. 33 545. 33
3月 28日 March 28 345. 33 314. 33 458. 33 437. 67
4月 6日 April 6 506. 67Bc 474. 67Bc 736. 67Ab 934. 67Aa
4月 28日 April 28 782. 67Cc 1217. 00Bb 1664. 67Aa 1253. 00 Bb
5月 14日 May 14 2243. 00Bb 2368. 67Bb 3369. 33Aa 3255. 67Aa
注:不同大写字母差异极显著( P< 0. 01) ,不同小写字母差异显著( P< 0. 05)
Note: Capital let ters indicate P < 0. 01; smal l let ters indicate P < 0. 05
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第 1期 梁曦等:灌水对冷季型混播草坪生物量的影响
图 3 灌水量与地下生物量的关系
F ig . 3 Relationship between ir rigation and underg round biomass o f co o-l season turfg rass mix tures
注:同表 2; Note: T he s am e as tab le 2
表 3 地上与地下生物量的关系
Table 3 Relationship betw een aboveg round and underg round biomass o f coo-l season tur fgr ass mix tures
日期 Date 生物量干重 Dry w eight ( g/ m
2)
对照区 CK IR= 200 mm IR= 400 mm IR= 600 mm
4月 6日 April 6 地上生物量 Aboveg rou nd b iom as s 103. 00Bb 131. 00Aa 206. 00Aa 228. 67Aa
地下生物量 U ndergroun d biomass 148. 24Bb 265. 08ABa 343. 29Aa 276. 42ABa
4月 28日 April 28 地上生物量 Aboveg rou nd b iom as s 316. 00Bb 461. 67ABab 549. 67Aa 580. 00Aa
地下生物量 U ndergroun d biomass 303. 32Bb 425. 25Aa 405. 80Aa 380. 86Aa
5月 14日 M ay 14 地上生物量 Aboveg rou nd b iom as s 774. 00Bb 866. 33Bb 995. 00Aa 1059. 67Aa
地下生物量 U ndergroun d biomass 421. 03Bc 486. 28ABbc 589. 00ABab 620. 16Aa
注:同表 2; Note: Th e sam e as table 2
表 4 灌水对根茎比的影响
Table 4 Effect of irr ig ation amount on aboveg round and under gr ound biomass of co o-l season turfg rass mix tures
处理 T reatment ( mm) 对照区 CK IR= 200 IR= 400 IR= 600
根茎比 4月 6日 April 6 1. 4392 2. 0235 1. 6664 1. 2088
Rat io of root to stem 4月 28日 April 28 0. 9599 0. 9211 0. 7383 0. 6566
5月 14日 M ay 14 0. 5440 0. 5613 0. 5920 0. 5852
决定系数 R2 Determinat ion coef ficient 0. 8753 0. 8042 0. 9153 0. 9442
2. 2 冷季型草坪草地上生物量对累计蒸散量的影响
随着地上生物量的增加, 各灌水处理的累计蒸
散量在增加,且差异极显著( P< 0. 01) (图 4)。
对地上生物量和累计蒸散量进行回归分析, 其
拟和曲线为: 对照区: y = 124. 392 @ e0. 0127x ; 200
mm: y= 281. 590 @ e0. 0100x ( P< 0. 05) ; 400 mm: y=
236. 952 @ e0. 0070x ( P< 0. 05) ; 600 mm: y= 392. 462 @
e0. 0042x。
地上生物量与累计蒸散量的决定系数表明: 对
照区中,蒸散量有 67. 52%是由地上生物量的变化
决定的; 200 mm 中,蒸散量有 82. 10%是由地上生
物量决定的; 400 mm 中, 蒸散量有 83. 34%是由地
上生物量决定的; 600 mm 中, 蒸散量有 77. 10%是
由地上生物量决定的。决定系数均在 65%以上。
3 讨 论
草坪草通过庞大的须根系从土壤中吸收水分,
其根系的生长分布状况与土壤水分分布、运移和消
耗息息相关。合理的灌溉要求每次灌水要稍微超过
主体根区以下,这样既能满足根系对水分的吸收,促
进根系向土壤深层进一步扩展, 又能减少渗漏造成
的水分浪费[ 10] 。试验发现,根系在 0~ 5 cm 的分布
最多,占总量的 49. 36% ~ 78. 26%, 因此, 0~ 5 cm
为主体根区,其水分状况对草坪根系有很大影响。
地上生物量比地下生物量生长迅速,因此试验期
间各处理的根茎比均呈下降趋势。草坪的地下生物
量随季节变化十分明显,这些变化主要是由于草坪草
的分蘖增殖( 4月)以及生殖生长( 5月的抽穗)引起
的。草坪地上部分生长的季节变化基本与气温同步,
夏季( 4月末- 5月)生长较旺, 春秋季生长较慢。因
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草 地 学 报 第 16卷
此,草坪根茎比有其季节性[ 6, 7]。过多的水分和严重
水分胁迫的情况下, 地下生物量会减少,也是可能导
致根茎比变化的原因之一。
图 4 地上生物量与累计蒸散量的关系
Fig. 4 Relationship betw een abovegr ound biomass and
accumulated ET of coo l season turfg rass
注: 1.图中各点按时间顺序排列: 3月 30日y 4月 6日y 4月 28
日y 5月 14日; 2.不同小写字母表示差异显著( P < 0. 05) ,不同大写
字母表示差异极显著( P < 0. 01)
Note: 1. T he points in figu re are ranked in chronological ord er:
M ar. 30 y Apr. 10 y Apr. 28 y May 14; 2. Samll letters indicate
P< 0. 05; Copital letters indicate P< 0. 05
试验前期草坪蒸散量随地上生物量增加迅速,
后期增加缓慢。由于植物的蒸散量是由植物蒸腾作
用和棵间土壤蒸发作用共同决定的,故而对于这一
现象的解释应该从这两个方面加以分析 [ 11]。首先,
地上生物量大时,具有较高的冠层密度,冠层密度越
大失水越多[ 5] ; 其次, 试验前期草坪盖度小, 棵间土
壤水分的蒸发较大, 而在试验后期,草坪草基本覆盖
地表,棵间土壤水分的蒸发减小。
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 [ 2]。灌水
400和 600 mm的地上生物量在各个时期均高于其
他处理,因此增加灌水量可以提高地上生物量,进而
提高草坪质量。但是增加灌水量的同时, 蒸散量也
随之增加,因此,应协调好草坪蒸散与草坪质量间的
关系,制定合理的灌水制度,以最少的灌水量达到最
佳的草坪质量[ 12] 。
总的来看, 灌水 400、600 mm 间在生物量上无
显著差异,但都显著高于灌水 200 mm 和对照区。
因此,试验期间( 2006年 3月 26日至 5月 14日)除
降雨 225. 4 mm, 补充灌水 175 mm(预计生长季内
灌水 400 mm) , 即可满足草坪对水分的要求。
4 结 论
试验前期各灌水处理草坪草的地上生物量差异
不显著;试验中后期,灌水 400和 600 mm 的地上生
物量显著高于灌水 200 mm 和对照区, 但灌水 600
与 400 mm 间差异不显著。草坪草根系随着土层深
度的增加,根量逐渐减少, 在 0~ 5 cm 层分布最多,
在 20~ 25 cm 层内所占的比例最小; 地下生物量的
差异仅存在于浅层土壤( 0~ 5 cm)。试验期间, 草坪
草地上、地下生物量都呈上升趋势,但地上生物量比
地下生物量生长迅速; 各处理的根茎比均呈下降趋
势;地上生物量在很大程度上是由地下生物量决定
的,决定系数均在 80%以上。随着地上生物量的增
加,各灌水处理的累计蒸散量在增加,各灌水处理的
累计蒸散量差异极显著( P< 0. 01) ; 试验前期累计
蒸散量随地上生物量增加迅速, 后期增加缓慢; 累计
蒸散量在很大程度上是由地上生物量决定的,决定
系数均在 65%以上;累计蒸散量和地上生物量的回
归模型为: Y= a @ ebX。
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(责任编辑 梁艳萍)
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