引用本文
杨向阳, 李丹丹, 刘建秀, 郭爱桂, 郭海林. 两种暖季型草坪草优良品种耐践踏性评价. 草业科学, 2018,35(1): 54-62
Yang Xiang-yang, Li Dan-dan, Liu Jian-xiu, Guo Ai-gui, Guo Hai-lin. Evaluation of trampling resistance of two superior cultivars of warm-season turfgrasses. Pratacultural Science, 2018,35(1): 54-62.  
Doi: 10.11829/j.issn.1001-0629.2017-0129
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《草业科学》编辑部
两种暖季型草坪草优良品种耐践踏性评价
杨向阳1,2, 李丹丹1, 刘建秀1, 郭爱桂1, 郭海林1
1.江苏省中国科学院植物研究所 南京中山植物园,江苏 南京210014
2.南京农业大学园艺学院,江苏 南京 210095
通讯作者：郭海林(1975-),女,内蒙古乌盟人,研究员,博士,研究方向草坪草遗传育种与改良。E-mail:[email protected]

第一作者:杨向阳(1992-),女,河南许昌人,在读硕士生,研究方向为草坪草种质资源及抗逆性。E-mail:[email protected]

收稿日期: 2017-03-17 接受日期: 2017-07-14
资助项目: 江苏省体育产业发展专项资金项目; 江苏省科技基础设施项目(BM2015019)
摘要

采用模拟践踏处理的方法对8个狗牙根( Cynodon)品种和4个结缕草( Zoysia)品种的耐践踏性进行初步评价。结果表明,践踏处理对各参试品种的坪用价值指标造成了显著影响( P<0.05),践踏处理之后各材料叶片变窄变薄,密度、盖度、均一性下降,叶色变浅,反弹率升高,践踏处理1~2个月对参试材料直立生长影响较小,而处理3个月后草层高度显著下降。不同材料的耐践踏性存在较大差异,在短期践踏条件下,8个狗牙根品种中阳江狗牙根和C29100M1的坪用价值显著优于其他材料,而在长期践踏处理下,苏植2号杂交狗牙根坪用价值最高。4个结缕草品种中,苏植1号杂交结缕草作为运动草坪的综合坪用质量最高。该研究为这些新品种进一步的开发利用提供参考依据。

关键词: 狗牙根; 结缕草; 优良品种; 耐践踏性; 模拟践踏; 坪用价值
中图分类号:S688.4 文献标志码:A 文章编号:1001-0629(2018)01-0054-09
Evaluation of trampling resistance of two superior cultivars of warm-season turfgrasses
Yang Xiang-yang1,2, Li Dan-dan1, Liu Jian-xiu1, Guo Ai-gui1, Guo Hai-lin1
1.Institute of Botany,Jiangsu Province and Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210014, Jiangsu, China
2.College of Horticulture of Nanjing agricultural University, Nanjing 210095, Jiangsu, China
Corresponding author: Guo Hai-lin E-mail:[email protected]
Abstract

In this study, the wear tolerance of eight Bermudagrass and four zoysiagrass cultivars were evaluated with an imitated trampling method. The results showed that the growth characteristics of all the tested materials were influenced significantly ( P<0.05). After trampling, the leaf width, leaf thickness, turf density, ground cover, uniformity, and leaf color of all the samples decreased, while the bounce rate increased. Trampling treatment for one to two months had little effect on the upright growth of the test material, and the turf height decreased significantly after three months. There were significant differences in the resistance to trampling of different materials. Among eight Bermudangrass cultivars, the turf quality of the Yangjiang Bermudagrass and C29100M1 were significantly better than those of other materials under short-term trampling conditions, while the Suzhi No.2 hybrid Bermudagrass was most valuable in terms of long-term trampling under processing. Among four zoysiagrass cultivars, Suzhi No.1 hybrid zoysiagrass had the highest comprehensive turf quality as a sport turfgrass. The results of this study will provide a basis for the exploitation and application of these tested turfgrass cultivars

Key words: Bermudagrass; zoysiagrass; superior cultivar; trampling resistance; imitated trampling; turf quality

草坪是指通过人工建植和改造后形成的整片坪状绿色草地, 草坪不但具有美化环境和观赏价值, 还能够给人类提供休闲、娱乐、运动的场所。草坪是城市公共绿地的重要组成部分, 对城市环境影响显著, 常被誉为“ 有生命的地毯” 。相对于观赏草坪来说, 游憩草坪、运动草坪、机场草坪等开放式草坪的实际应用价值更大, 对草坪的质量要求更高。衡量开放式草坪质量的标准之一就是耐践踏性, 只有耐践踏的开放式草坪才能满足人类游憩、运动等各种活动的需求[1, 2, 3, 4]。

草坪的耐践踏性通常是指草坪在承受一定范围内的外力作用下能保持正常生长, 恢复自身使用特性的能力[5]。运动场草坪要求具有较强的耐践踏性及自主恢复能力, 另外, 草坪在质感与色泽也有一定要求, 以达到草坪美观的要求[6]。国内外学者自20世纪60年代开始就对草坪草的耐践踏性展开研究, Shearman和Beard[7, 8, 9]认为植物自身遗传特性影响其耐践踏性, 植物细胞壁中纤维素、木质纤维、木质素的含量与耐磨损性显著相关; 刘建秀[10]发现草坪的耐践踏性与机械组织、维管组织和建坪速度有关; 此外坪床结构、土壤因子、环境因子等也显著影响草坪草的耐践踏性[11]。不同草坪草种的耐践踏性差异的研究表明, 暖季型草坪草的耐践踏性顺序为台湾草(Zoysia tenuifolia)> 狗牙根(Cynondon dactylon)> 海雀稗( Paspalum vaginatum)[12]。从草坪草的耐磨性角度出发, 结缕草属、狗牙根属和羊茅属(Festuca)的草坪草耐践踏性最强[13]。宋桂龙[14]研究表明, 结缕草的耐践踏性最好, 早熟禾(Poa annua)中等, 高羊茅(Festuca elata)最差。

草坪草不同品种的耐践踏性存在很大差异, 因此对不同草坪草品种的耐践踏性进行评价是筛选优质运动草坪的重要手段。对草坪草耐践踏性的评价, 目前主要有人工践踏和运动模拟器两种方法, 国内具有代表性的践踏器是周保鑫和孙吉雄[5]研制的草坪践踏器。关于草坪草耐践踏性的评价方法, 多以草坪的表观质量作为耐践踏性的评价指标, 部分学者以践踏对草坪的影响为依据, 认为践踏通常引起草坪草叶片磨损、撕裂, 导致草皮覆盖下降, 因此将草坪盖度作为衡量耐践踏性的重要指标。陈莉[15]研究认为, 草坪草的生物量、密度、质地可以作为草坪耐践踏性的评价指标。江苏省中国科学院植物研究所近年来自主选育了一系列狗牙根和结缕草属植物新品种和新品系, 这些品种具有坪用质量高和抗逆性强等诸多优良特征, 为了进一步评价这些新品种(系)的耐践踏性和作为运动草坪的应用潜力, 本研究采用模拟践踏器对所选育的结缕草和狗牙根新品种进行践踏处理, 并通过一系列坪用价值评价指标和生物量指标对其进行评价, 为这些新品种进一步的开发利用奠定基础。

1 材料与方法
1.1 试验材料

试验材料为8个狗牙根品种(系)(其中包括5个品种和3个品系)和4个结缕草品种(表1), 所有参试材料均取自于江苏省中国科学院植物研究所种质资源圃。

表1 参试草坪草种名和品种名 Table 1 The species and cultivars name of the turfgrass in the experiment
1.2 试验地概况及材料培养

试验地设在江苏省中国科学院植物研究所苗圃地。按照运动场草坪规范建造, 砾石(10 cm)铺设完成后, 将黄沙(0.5~1.0 mm)、泥炭(6%质量分数)和复合肥50 g· m-2 (氮:磷:钾=1:1:1)在场外混合均匀。将混合均匀的基质, 分3次装入小区, 每次均进行适当镇压, 装好后, 人工浇水进行自然沉降, 连续沉降5 d后, 2015年8月上旬进行草坪建植。建植方式为种茎(含匍匐茎与根状茎)条栽法, 行距为10 cm。播种后保持坪床湿润。当草坪盖度超过80%时进行第1次修剪, 修剪高度为3 cm, 以后修剪一直遵循1/3原则, 修剪高度保持在3 cm以内。2016年3月下旬材料返青后, 进行常规管理, 6月中旬进行践踏试验。试验开始后, 进行施肥(尿素, 20 g· m-2)和灌溉(以不出现永久萎蔫)等常规管理, 并每月修剪一次。试验设计采用随机区组设计, 小区面积设计为1 m× 1 m, 3次重复。

1.3 试验方法

本研究采用运动模拟践踏的方法[5, 16], 所使用的践踏器为重75 kg的碾压滚, 表面固定橡胶带。2016年6月中旬开始对参试材料进行滚压践踏, 每周践踏3次, 每单位面积的草坪每次践踏16趟, 遇到阴雨天气不进行践踏处理, 累积到下次处理, 累计每月践踏12次, 共4个月践踏36次。

6月份践踏前, 首先对参试材料的各项坪用价值指标和反弹率进行测定, 随后在7、8、9月份分别在践踏处理12、24和36次后对各项指标测定, 并在践踏36次后, 试验结束时, 对不同材料的地下茎和根系生物量进行测量, 以进一步评价其耐践踏性。

1.4 耐践踏性评价指标及其方法

本研究通过对践踏处理不同时期参试材料的叶长、叶宽、叶厚、草层密度、草层高度、盖度、均一性和叶色等坪用价值指标、反弹率、以及试验结束时的地下茎和根系生物量来评价参试狗牙根和结缕草新品种的耐践踏性。各项指标测定方法如下。

(1)叶长:采用实测法测量叶片的长度, 每个小区随机测定15个叶片, 计算平均值(用直尺测定, 精确到0.1 mm)。

(2)叶宽:用游标卡尺测量, 每个小区测定15个叶片。

(3)叶厚:采用螺旋测微尺测量, 每个小区测定15个叶片。

(4)密度:采用实测法, 3个重复。测定10 cm× 10 cm样方内的草坪植株枝条数, 每个小区按三点法随机取3个样方进行测定[17]。足球场草坪草坪密度的合格值为1.5~4.0枚· cm-2, 最佳值为2~3 枚·cm-218。

(5)草层高度:采用五点法测量, 每个小区随机选取5个点, 测量草层高度, 并计算5个测量点的平均值。

(6)盖度:采用目测法估计小区内绿色覆盖的百分比。

(7)均一性:采用目测打分法进行评价, 9为最好, 1为最差。

(8)叶色:采用目测打分法进行评价, 8~9为深绿, 6~7为绿色, 4~5为浅绿, 2~3为黄绿, 1为黄。

(9)反弹率:回弹性是指草坪在外力作用时保持其表面特征的能力, 测定方法采用足球反弹法。即将一颗充气的FIFA标准比赛用球置于3 m高度作自由落体运动, 用摄像机记录球落地后回弹的高度值。反弹率=反弹高度/下落高度× 100%。足球场草坪反弹率合格值为15%~55%, 最佳值为20%~50%[18]。

(10)地下生物量:采用3点法, 每个小区随机选3个点用直径10 cm的取土钻钻取草皮柱, 取出后按0-5、5-10和10-20 cm分为3层, 分别将泥沙冲洗掉, 将根系和地下茎分开, 在烘箱内80 ℃烘72 h至恒重, 测得根系和地下茎的干物质重量。

1.5 数据处理及其耐践踏性评价

应用Excel 2013、SPSS 21.0等软件, 对试验数据进行方差分析和描述性统计。以密度、质地、均一性、叶色和盖度作为坪用质量评价指标, 采用隶属函数法, 以隶属函数值为指标进行耐践踏性的综合评价[19], 其计算公式如下:

Fi=(Xij-Xmin)/(Xmax-Xmin)。

式中:Xij为第i个材料第j个性状的平均值, Xmax和Xmin分别为该性状各材料数值中最大和最小值, Fi为第i个材料该性状的隶属值。最后按材料将各性状的隶属值进行平均, 得各材料的平均隶属函数值。其中质地先进行数据转换, 求其倒数后再进行隶属函数值分析, 其他指标均使用实测值进行分析。

2 结果与分析
2.1 践踏对草坪草地上生长的影响

践踏处理之后, 参试材料的各项指标发生明显变化。践踏处理后, 叶片变窄变薄, 密度、盖度和均一性降低, 反弹率升高, 而叶长和草层高度随着践踏时间的延长呈现先升高后降低的趋势(图1、图2)。

图1 践踏处理下各参试品种不同坪用性状(叶长、叶宽、叶厚、密度和草层高度)的表现
6月、7月、8月、9月分别指践踏处理前、践踏处理1个月、2个月和3个月, 下同。Fig. 1 Turfgrass performance qualities (leaf length, width, thickness, turf density and height)under the process of trampling
June, July, August and September refers to the time before trampling, one month after trampling, two months and three months after trampling, respectively, the same below.

图2 践踏处理下各参试品种不同坪用性状(盖度、均一性、叶色和反弹率)的表现Fig. 2 Turfgrass performance qualities (coverage, uniformity, leaf color and bounce rate) under the process of trampling

践踏处理1个月后, 所有材料的叶片变长(增加16.9%~63.7%)、变窄(下降8.8%~36.1%)、变薄(下降9.6%~29.3%)、密度下降(下降9.1%~37.6%)、盖度降低(下降2.6%~46.7%)、反弹率增加(增加9%~84%), 同时均一性降低、叶色变浅, 践踏处理1个月后对参试材料的直立生长影响较小, 所有材料的草层高度都升高, 是践踏前的1.37~2.72倍。

践踏处理2个月后, 与践踏处理1个月相比, 叶长略有变短, 叶宽除阳江狗牙根外, 其余均变宽, 叶厚增加, 但与践踏处理前相比, 叶片仍然较践踏处理前长且窄。苏植2号杂交狗牙根、C615和Tifsport的密度出现上升趋势, 而马尼拉依然呈现较大的下降趋势, 其他材料的密度与践踏处理1个月时差异不大; 阳江狗牙根、C29100M1、兰引3号结缕草和上海结缕草(Z143)的草层高度有所升高, 其他材料略有降低; 盖度、均一性增加; 叶色变深; 反弹率增加, 不同材料较践踏处理1个月时增加21.4%(C134)~63.9%(上海结缕草)。

践踏处理3个月后, 叶片变短、变薄, 而叶宽, C615、Tifsport(C755)、马尼拉、兰引3号结缕草、苏植1号杂交结缕草略有升高, 其他材料均降低; 大部分品种密度呈现出下降趋势, 其中马尼拉在整个践踏过程中密度下降最为明显, 与践踏处理前相比下降了52.9%; 草层高度出现显著下降(P< 0.05), 下降范围在26.8%~61.6%; 盖度降低; 均一性方面除马尼拉和苏植2号杂交狗牙根以外, 其他材料均降低; 践踏处理3个月后, 所有材料叶色变浅, 反弹率增加, 但变化幅度较小。

2.2 不同参试草坪草的耐践踏性比较

2.2.1 不同参试材料的耐践踏性差异 践踏处理对参试草坪草的各项生长和坪用性状均造成了显著影响, 方差分析结果表明, 不同践踏时期不同材料之间均存在显著差异(P< 0.05)(表2), 叶长、叶宽、叶厚、密度在践踏处理的几个时期, 参试材料间均存在显著差异(P< 0.05)。草层高度在践踏前两个月存在显著差异, 践踏3个月后所有材料草层下降, 差异不显著(P> 0.05)。盖度、均一性、叶色在践踏一个月之后差异显著, 践踏3、4个月差异不显著。整个践踏过程中反弹率在参试材料间差异均不显著, 均在足球场草坪国家标准范围内。

表2 践踏处理下不同坪用性状的方差分析F值 Table 2 The analysis of variance of the turfgrass qulity under trampling F

以密度、质地、均一性、叶色和盖度作为坪用质量评价指标, 以隶属函数值对不同践踏时期参试材料的耐践踏性进行综合评价(图3), 结果发现, 在践踏处理前, 参试的狗牙根品种中, 阳江狗牙根分值最高(0.710), 其次为C29100M1, 而C615分值最低; 与对照品种Tifsport和Tifway相比, 阳江狗牙根、 苏植2号杂交狗牙根、南京狗牙根和C29100M1 的坪用价值均高于对照。参试的4个结缕草品种, 马尼拉分值最高(0.818), 其次为苏植1号杂交结缕草, 而兰引3号结缕草得分最低。践踏处理1个月后, 阳江狗牙根和C29100M1与马尼拉的分值相当, 远远高于其他参试材料, 其隶属函数值分别为0.776、0.755、0.766。践踏处理2个月后, 苏植2号杂交狗牙根的分值(0.781)与践踏前(0.530)和践踏处理1个月(0.537)相比显著增高, 仅次于阳江狗牙根(0.845)。C615的分值(0.498)与践踏前(0.245)和践踏处理1个月(0.145)相比也显著增高。而马尼拉的分值却显著降低, 降到了0.494。践踏处理3个月后, 阳江狗牙根的分值(0.364)和C29100M1的分值(0.299)明显降低; 苏植2号杂交狗牙根的分值降低较少, 在狗牙根中最高(0.610), 而对照品种Tifway的分值最低。4个结缕草品种的隶属函数值普遍升高, 其中苏植1号杂交结缕草分值最高(0.735)。

图3 践踏过程中草坪草的耐践踏性综合评价Fig. 3 Comprehensive assessment of the wear tolerance of tested turfgrass cultivars after trampling

综上所述, 在8个狗牙根品种中, 短期践踏下, 阳江狗牙根和C29100M1表现最好, 但在长期践踏时苏植2号杂交狗牙根表现最好(图3)。在4个结缕草品种中, 短期践踏时, 马尼拉表现最好, 长期践踏时苏植1号杂交结缕草分值最高, 但由于马尼拉前两个月的密度高于足球场草坪密度的国家标准范围, 因此参试的结缕草品种中, 作为足球场草坪的备选草种, 苏植1号杂交结缕草具有更高的综合坪用质量。

2.2.2 践踏处理后参试材料的根系和地下茎生物量的差异 为了进一步分析不同材料的耐践踏性, 践踏3个月后对不同参试材料的根系和地下茎生物量进行进一步分析(图4、图5)发现, 参试材料在地表以下0-5 cm土层中根系生物量接近于总根重的一半, 显著高于5-10和10-20 cm土层中的生物量(P< 0.05)。在0-5 cm土层中, 苏植2号杂交狗牙根根系生物量最高, 其次是多面手狗牙根和C29100M1, 阳江狗牙根根系生物量最低。5-10 cm土层中, Tifsport根系生物量最高, 苏植2号杂交狗牙根和多面手狗牙根其次, 阳江狗牙根根系生物量最低。在10-20 cm土层中, 多面手狗牙根根系生物量最高, 其次为苏植2号杂交狗牙根, 马尼拉根系根系生物量最低。总根重分析结果表明, 苏植2号杂交狗牙根总根重最高, 其次为多面手狗牙根, 而阳江狗牙根最低。方差分析结果表明, 苏植2号杂交狗牙根的地下茎显著高于其他参试材料, 其余材料地下茎生物量差异不显著(P> 0.05)。

根据践踏对地下茎和根系生物量的影响, 以及不同坪用价值指标隶属函数值对耐践踏的综合评价发现, 地下生物量对耐践踏性影响显著(P< 0.05), 地下生物量多有利于践踏之后的恢复生长, 提高坪用价值。阳江狗牙根在短期践踏时在狗牙根中坪用价值最高, 但由于在本研究的试验条件下地下生物量较少, 在长期践踏之后坪用价值有所下降。地下茎和根系最多的苏植2号杂交狗牙根, 在短期践踏时表现中等偏上, 但经过长期践踏后在狗牙根品种中坪用价值最高。

图4 践踏对根系生物量的影响Fig. 4 Influence on the biomass of root after trampling

图5 践踏对地下茎生物量的影响Fig. 5 Influence on the rhizome after trampling

3 讨论与结论

践踏处理对参试材料的各项指标造成不同程度的影响, 践踏1个月后, 叶片变长变薄, 而到践踏3个月后又变短变厚, 且与处理前接近。践踏处理使所有参试材料叶片变窄、密度下降、盖度、均一性降低、叶色变浅, 反弹率升高, 这一结论与前人研究结果一致[20]。该研究是在对草坪不作修剪的情况下进行的, 从草层高度的测量结果发现, 在践踏处理1-2个月期间, 所有材料的草层高度都高于处理前, 因此, 在短期践踏条件下, 虽然对叶片性状、密度等影响较大, 但狗牙根和结缕草仍有较强的直立生长能力, 而到践踏处理3个月时, 所有材料的草层高度显著下降, 直立生长能力下降。球的反弹率是足球场草坪非常重要的一个指标, 本研究中, 践踏处理之后, 参试材料的反弹率都不同程度的升高, 但不同材料的反弹率均没差异不显著(P> 0.05)(表2), 且都在足球场草坪国家标准范围内, 因此, 在反弹率方面参试材料都符合足球场草坪建植的要求。

通过隶属函数法对参试狗牙根和结缕草新品种的耐践踏性进行综合评价, 结果发现不同品种的耐践踏性存在很大差异, 且不同品种在适应短期和长期践踏条件方面表现出明显的差异。在8个狗牙根品种中, 在短期践踏下(践踏前两个月)阳江狗牙根和C29100M1表现最好, 但在长期践踏下(践踏3个月之后)苏植2号杂交狗牙根表现最好。试验结束时, 对参试材料的地下茎和根系生物量的进一步研究发现, 苏植2号杂交狗牙根的地下茎和不同深度根系生物量均显著高于其他材料, 而C29100M1在0-5 cm土层中根系生物量较高, 但在5-10和10-20 cm土层比较低, 且在本研究条件下发现, 阳江狗牙根根系和地下茎均较少。因此, 苏植2号杂交狗牙根由于有发达的地下茎和根系, 在长期重度践踏处理后, 仍有较强的恢复生长能力, 在践踏处理3个月后表现出较高的坪用价值, 而阳江狗牙根和C29100M1由于地下茎和根系数量少, 因此在践踏之后恢复缓慢, 在践踏处理3个月后, 坪用价值下降。在4个结缕草品种中, 短期践踏时马尼拉表现最好, 长期践踏时苏植1号杂交结缕草分值最高。但参考足球场草坪不同坪用性状国家标准[18]发现, 马尼拉前两个月的密度(分别为5.86和4.59枚· cm-2)均高于足球场草坪密度的国家标准范围(1.5~4.0枚· cm-2), 不适宜作为足球场草坪, 而苏植1号杂交结缕草密度适中且耐长期践踏, 在结缕草属植物中是足球场草坪建植的理想草坪。

综上所述, 践踏处理后, 狗牙根和结缕草的坪用性状受到不同程度的影响, 且不同材料差异显著, 江苏省中国科学院植物研究所自主选育的狗牙根新品种苏植2号杂交狗牙根, 阳江狗牙根和C29100M1的耐践踏性显著优于对照品种Tifsport和Tifway, 其中苏植2号杂交狗牙根地下茎和根系发达, 在长期践踏下表现出较高的坪用价值, 适于践踏频率较高的运动草坪的建植, 而阳江狗牙根、C29100M1、苏植1号杂交结缕草草坪草品种更适宜于践踏频率较低的运动草坪的建植。结缕草马尼拉在短期践踏条件下, 坪用价值较高, 但由于其密度太高, 超过了足球草坪密度的合格值范围, 因此可用于除足球场外的其他践踏频率较低的运动草坪的建植。

(责任编辑 苟燕妮)

The authors have declared that no competing interests exist.

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