华东地区优质低养护水库护坡草种筛选及其适应性评价

王伟杰 宗俊勤 高艳芝 陈静波 刘建秀

（1.宜兴市横山水库管理所，江苏 宜兴 214236；2.江苏省中国科学院植物研究所，江苏 南京 210014）

0 引言

草坪从规划建植到以后的养护管理，按投入资源的不同大致分为3 种类型，分别是高养护（High maintenance turf）草坪、中度养护（Mediummaintenance turf）和低养护（Low maintenanceturf）［1］。随着国内外低碳经济的迅速发展和人们环保意识的提升，低养护草坪由于投入少，成本低，环境友好，同时也能保证相应的草坪质量，所以该类草坪已经超越了类别划分，越来越成为整个草坪产业发展的新趋势［2］。

有关低养护草坪的研究在20 世纪70～80年代就有记载［3，4］。针对适宜进行低养护管理的草种筛选研究，已有不少报道，Wu 等在1988年即开展了12 种草坪草的耐低养护评价，并认为野牛草（Buchloe dactyloides）是最有 潜力的低养护草种［5］。Brede（2002）等认为结缕草（Zoysia japonica）和野牛草作为低养护草坪的潜力明显优于高羊茅（Festuca arundinacea）［6］。而Watkins（2010）等对剪股颖（Agrostis stolonifera）、高羊茅和早熟禾（Poaannua）等17 份冷季型草坪草作为低养护草种的潜力进行了分析［7］。已有的研究表明，暖季型草种较冷季型草种更具作为低养护草种的潜力［6］。我国目前在低养护草坪草种选育方面缺乏系统的研究和筛选评价的报道，已有的报道主要针对草坪养护过程中修剪［8］、践踏［8］、施肥［9］、灌溉［10］等各项养护措施进行了相对独立的研究。但我国有丰富的草坪草种质资源，其中具有低养护特性的结缕草属植物、假俭草（Eremochloa ophiuroides）在我国分布广泛，遗传多样性丰富，同时狗牙根（Cynodon dactylon）种质资源中也有不少具有低养护的特性。对结缕草属、假俭草种质资源的系统收集和利用研究始于20 世纪90年代［11，12］，但总体利用水平很低，在低养护草坪上应用更少。

护坡草坪是指建植在河湖水库堤坝、公路两侧的平地或坡地上，主要以水土保持为目的的保护性草坪，是管理相对较为粗放的草坪［13］。其能够防止水土流失主要是由于草坪形成的致密草层能够降低雨水对于表层土壤的冲击作用，并大幅降低地表径流的冲蚀，从而有效地拦截表土径流，防止并大大降低水土流失，相关研究表明，当降水量为346 mm 时，每667 m2水土流失裸地为450 kg，林地为40 kg，草地仅为6 kg［14］。随着经济社会的发展以及对环境要求的不断提高，越来越多的水库采用了背水坡建植草坪的方法来达到固土护坡和美化环境的目的。关于暖季型护坡草坪品种筛选和评价方面，王丽等对香根草、假俭草、狗牙根及结缕草作为护坡草种的护坡性能进行了研究，发现香根草是南方地区理想的护坡草种，假俭草的护坡性能仅次于香根草，其他草种的护坡效能相对较差［15］。但是目前水库护坡保土草坪仍以狗牙根、马尼拉（Zoysia matrella）、高羊茅、黑麦草（Lolium perenne）等进口草种为主，养护成本高，寿命较短，导致现有护坡草坪的护坡效果并不理想［16-18］。而关于低养护护坡草坪的研究还处于起步阶段，未见有关于低养护护坡草坪草种筛选及其相关技术的研究报道。

本研究以横山水库为试验基地，以前期研究团队经过多年筛选评价的优质抗逆低养护草坪草新品种（系）为材料，以目前水库库区广泛使用的马尼拉以及水库当地的假俭草为对照品种，综合比较国产暖季型草坪草优良品系与对照品种在适应性及坪用质量方面的差异，以筛选出坪用质量不低于对照而建植、养护成本明显低于对照的低养护草坪草新品种，为江苏及其以南地区水库边坡等低养护护坡草坪建设提供参考和现实材料。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验以11 份暖季型草坪草为试验材料，包括5 份假俭草、5 份狗牙根及1 份沟叶结缕草，具体11 份材料见表1。所有材料均为2012年5月同时种植于江苏省宜兴市西渚镇横山水库大坝北向背水坡，土壤pH 为6.69，有机质含量为0.84%，速效磷为1.78 ppm，速效钾为129.57 ppm，铵态氮为11.52 ppm。

1.2 试验方法

以国产暖季型草坪草优良品种为材料，以目前苏南库区广泛使用的马尼拉（Z014）和在试验地附近采集的本地假俭草（EB）为对照，研究其在水利边坡条件下的成坪速度、杂草竞争能力、根系深度、修剪次数、绿色期、盖度、均一性、颜色及综合坪用质量等。试验材料均采用营养体条栽，将种茎剪成10 cm 长的具芽茎段，严格按照行距16 cm 进行种植，种植后及时镇压、喷灌，保证种床湿润，栽种后及时清除杂草。试验材料按照完全随机的方法进行布置，且每个材料在3 个小区重复布置，每个小区面积3 m2，小区间距50 cm。及时记录每个小区的杂草清除次数，成坪日期等信息，待材料成坪后对其进行连续2年的相关指标观测。

1.3 评价指标测定

评价项目包括养护水平、固土指标和坪用质量综合评价。具体指标测定方法和划分标准参考NYT 1091-2006 草品种审定技术规程［19］，目测打分项目采用3 人观测值的平均数（保留1 位小数），每人独立打分，评分时9 分为最优，1 分为最差，6 分代表合格。

1.3.1 养护水平及固土指标观测

杂草竞争能力：主要记录草坪生长周期中，为保证材料正常生长所必须进行的各个材料的杂草清除次数。

修剪次数：指成坪后在生长季节保持合格的坪用质量所需要的修剪次数。

成坪速度：采用目测法，在正常养护管理条件下测定草坪从营养体建植到草坪盖度达到80 %的天数。

表1 试验材料

根系深度：成坪后对植物根系的实际深度进行测量，每个小区重复3次，每年6月和9月各测定一次。

根系干重：成坪后对植物根系的干重进行测定，每个小区重复3 次，每年6月和9月各测定一次。

盖度：采用目测法估计草坪草植株垂直投影面积占整个小区面积的百分比。

1.3.2 坪用质量指标观测

绿色期：采用目测法，测定在正常养护管理条件下草坪从50 %的植株返青变绿到50 %的植株枯黄的持续天数。

均一性：采用目测打分法对整个草坪均匀程度进行评价。

颜色：根据NYT 1091-2006 草品种审定技术规程中的划分标准［18］，采用目测打分法对草坪颜色进行评价。

坪用质量综合评价：采用目测打分法在建植成坪后逐月对坪用质量进行评价。根据参试品种（系）的坪用性状（密度、颜色、均一性和叶宽等）和适应性（抗逆性、抗病虫性等）观感的综合表现进行评分。

1.4 数据处理及分析

利用SPSS 17.0 软件和Excel 2010 对数据进行处理和分析，设定显著性水平P＜0.05。并利用模糊数学中求隶属函数的方法对各个指标进行数据处理和换算，以各个指标隶属函数值的平均值对材料进行综合评价。隶属函数的计算公式为：

式中：

Fij—i 种类j 指标的隶属函数值；

Xij—i 种类j 指标测定值；

Xmax、Xmin—分别表示各种类指标的最大和最小测定值。

指标与评价目标呈正相关的用A 式，反之用B 式。通过先求出各个指标的隶属值，再把每个指标的隶属值累加求平均值，利用求得的隶属函数值进行聚类分析［20］。

2 结果与分析

2.1 不同属草种的养护水平、固土护坡及坪用质量评价

由表2 可以看出，3 个草种在所有指标上均有一定的差异，养护水平方面修剪次数的变异系数是所有指标中最大的，表明在修剪次数上3 个草种的差异最大；固土方面盖度的变异系数是所有指标中最小的，说明3个草种在盖度方面的差异最小；坪用质量方面均一性指标的变异相对较大，表明3 个草种在均一性方面的差异比较大。

从养护水平看，修剪次数方面，由于狗牙根生长速度最快，其修剪次数显著高于假俭草和对照沟叶结缕草，达到了3.6 次，而假俭草与对照沟叶结缕草在修剪次数方面没有显著差异，分别为2.2 和2.0 次；假俭草和狗牙根的平均除草次数均为3.8 次，显著低于对照沟叶结缕草；3 个草种的成坪速度具有显著差异，狗牙根（8.53 d）和假俭草（75 d）的平均成坪天数均显著快于对照沟叶结缕草（90 d）。固土方面，狗牙根根系最深，显著高于对照沟叶结缕草，但与假俭草差异不显著，假俭草的根系深度虽然较对照沟叶结缕草深，但是差异不显著。盖度方面3 个草种间未发现有显著差异。在坪用质量评价方面，3 个草种的颜色存在一定的差异，其中，狗牙根材料的颜色相对较深，而假俭草和沟叶结缕草颜色相差不大；在均一性和坪用质量方面，虽然假俭草和狗牙根的表现存在一些差异，但是差异不显著，且均显著优于对照沟叶结缕草；在绿色期方面，3 个草种间未发现有显著差异。

表2 不同属草种建植养护水平、固土及其坪用性状评价表

2.2 不同供试品种（系）养护水平、固土及其坪用质量评价

由表3 可以看出，供试材料所有指标均存在一定的差异。养护水平方面，修剪次数的变异系数为52.19%，是所有指标中最大的，说明修剪次数在供试草种间差异最大；成坪速度和除草次数的变异系数亦相对较大，且数值非常类似，表明成坪速度和除草次数的变异亦较大，且二者的变化较为一致。固土方面，盖度的变异系数最小，说明3 个草种在盖度方面的差异最小。坪用质量方面，相关指标的变异系数均较小，表明在坪用质量相关指标上各个材料的差异较小。

养护水平指标是评价材料在当地气候、土壤等条件下后期养护管理水平的指标，能够在一定程度上反应材料的养护要求和后期养护投入情况。所有材料中E039 的修剪次数最少且显著低于其它所有材料，主要因为其草层高度和花穗密度均较低，基本可以做到免修剪；E092-1、E022、E038、C791 及C792 的修剪次数居中，与Z014没有显著差异，但显著低于EB 材料。除草次数表示草坪与杂草的竞争能力，供试草种中E038、E039、E092-1、C291-1、C748 以及C752 的除草次数相对较少，显著低于两个对照及其它供试材料，表明上述材料的杂草竞争能力相对较强。供试草种中，C291-1的成坪速度显著快于包括对照Z014和EB 的其它所有材料，假俭草中E039 的成坪速度虽然慢于狗牙根材料，但显著快于EB 和Z014 两份对照材料，并显著快于其它假俭草材料。固土方面指标主要是在一定程度上反应材料固土护坡效果的好坏，供试材料中根系最深的是C291-1，E039、C752、C792 次之，其它材料的根系深度均不理想，根系显著浅于所有材料的是Z014 材料，表明C291-1 的根系发达，E039、C752、C792 的根系亦相对较发达，上述材料的固土护坡能力相对较强，而其他材料的根系较浅，其根系固土能力没有根系较深材料强。

表3 不同供试种质建植养护水平及其坪用性状评价表

坪用质量指标是衡量草坪草景观效果的相关指标，所有材料中，E039 材料的绿色期最长，且显著长于除E092-1、C291-1 及对照Z014外的其它材料，绿色期最短的是对照EB。除材料C791 的盖度显著低于其他材料外，其余材料的盖度均达100%，与对照材料没有显著差异。在均一性方面，E039 材料表现最好，显著高于包括对照EB 及Z014 等在内的大部分材料，且所有材料的均一性均显著优于Z014。草坪色泽方面，狗牙根C791、C792 的颜色为深绿色，C291-1、E039、E022、E038 的颜色呈深绿至绿色，其它材料的颜色为浅绿色。坪用质量排在前三位的分别是E039、E092-1 以及C291-1，其坪用质量均显著优于两份对照材料，其中，排名前两位的假俭草坪用质量较高的主要原因是，绿茎系假俭草在秋冬季枯黄前的表现明显好于其它材料，而对照马尼拉的坪用质量最差，主要是由于其生长速度太慢，成坪后均一性较差所致。

2.3 不同供试品种（系）作为低养护护坡草种潜力的综合评价

筛选合适的低养护护坡草种，需要对供试材料的养护水平、固土特性及坪用质量等进行综合评价，才能全面客观地反映供试材料作为低养护护坡草种的潜力，而通过单一指标进行评价无法真实客观地反映材料的真实潜力。因此，本研究采用模糊数学中求隶属函数法对11 份供试暖季型草坪草的除草次数、修剪次数、成坪速度、根系深度、盖度、绿色期、均一性、颜色及坪用质量等指标进行换算，并利用SPSS 软件对其进行聚类分析。

由图1 的聚类分析结果可以看出，参试材料在欧氏距离23.4 处被分为适合作为低养护护坡草种的材料和不太适合作为低养护护坡草种的材料2 大类。其中，适合作为低养护护坡草种的材料又可分为2 小类，分别为非常适合作为低养护护坡草种的材料和适合作为低养护护坡草种的材料。非常适合作为低养护护坡草种的材料为E039，其修剪次数、除草次数、绿色期、均一性和坪用质量均是最优的，成坪速度和根系深度亦表现较好。适合作为低养护护坡草种的材料有E038、E022、E092-1、C792 和C791 共5 份材料，其中，E038、E022 及E092-1 均是假俭草材料，其综合表现相对较适合作为低养护护坡草种；C792 和C791 是狗牙根草种，除除草次数较多外，其它指标均处于所有材料的中等水平，这可能是由于其自然草层高度较低所致；不太适合作为低养护护坡草种的材料有C748、C291-1、C752、EB 及Z014，其主要为3 份狗牙根和2 份对照材料，综合表现相对较差。

图1 不同种质资源的聚类分析

3 讨论与结论

已有的研究表明，暖季型草坪草较冷季型草坪草更适合低养护模式，而暖季型草种中，狗牙根、结缕草及假俭草是主要的3 种暖季型草坪草［6］。本研究以上述3 个暖季型草坪草资源为材料，通过对试验材料相关指标2年的动态观测，结合草坪草自身在实地的生长表现以及水库大坝草坪在低养护水平条件下固土护坡和景观效果的需要，综合评价试验材料在水库大坝边坡的表现。3 个草种中，狗牙根成坪速度最快、修剪次数最多、根系深度最深、均一性中等、坪用质量最高，但是由于其成为高质量草坪是高修剪次数的结果，故不符合筛选低养护护坡草坪的目标；虽然沟叶结缕草修剪次数最少、绿期最长，但是由于其成坪速度最慢、除草次数最多、根系最浅、均一性和坪用质量最差，故也不是非常符合筛选低养护护坡草坪的目标；假俭草成坪速度较快、修剪和除草次数最少、根系深度较深、均一性最好、坪用质量较高，是作为低养护护坡草坪的理想草种，这与前人认为假俭草是懒人草的结论一致［21］，也与王丽［15］等对4 个暖季型草坪草护坡性能评价的结论类似。

一般而言，修剪次数、成坪速度和除草次数直接决定了草坪后期的养护成本［2］。供试的11 份暖季型草坪草种修剪次数的变异系数是所有指标中最大的，成坪速度和除草次数的变异系数亦相对较大，而在其它草坪质量和固土方面相关指标的变异系数相对较小，这就为选育既具有较高草坪质量又能够最大限度地降低草坪养护成本的低养护护坡草种提供了可能。从养护水平及固土方面对11 份供试材料进行评价，研究结果表明，C291-1 的成坪速度和根系深度均显著优于其它材料，E039 的成坪速度和根系深度显著优于EB 和Z014 对照材料及其它材料。同时通过对E039 的修剪次数、除草次数及绿色期进行分析后发现，其修剪次数、除草次数最少且绿色期最长。对供试材料坪用质量指标的评价结果表明，E039 材料的均一性和坪用质量在所有材料中均表现最好，且其叶色呈深绿至绿色，接受度亦较好。

要明确材料作为低养护护坡草种的潜力需要对其进行包括养护水平、固土特性及坪用质量等方面的综合评价，因采用单个指标对其进行评价的结果存在不足，所以采用隶属函数分析法对其进行综合评价，可以更客观地反映材料间的差异。结果表明，参试材料可划分为以下3 类：非常适合作为低养护护坡草种的材料，包括E039；适合作为低养护护坡草种的材料，包括E038、E022、E092-1、C792、C79；不太适合作为低养护护坡草种的材料，包括C748、C291-1、C752、EB、Z014。分析上述不同类型材料的相关特性可以看出，适合作为低养护护坡草种的材料中大多是因其本身具有较好的低养护特性［15，21］，原始分布大多在南方山区，具有较好的固土特性，且坪用价值在适生区域亦较高［22］。不太适合作为低养护护坡草种的材料大多为狗牙根，供试的3份狗牙根均需要相对较高的养护水平，而对照材料亦由于自身的原因，在本研究中表现不佳。

从养护水平、固土及坪用质量三个方面对供试材料进行综合评价和聚类分析后发现，假俭草E039 材料具有极低的修剪和除草次数、最高的坪用质量，较快的成坪速度和较深的根系，且密度高、均一性好、匍匐茎发达、青绿期长，在水库大坝相对贫瘠的土壤上具有很好的表现，因此，其是苏南及以南地区水库大坝及公路两侧护坡理想的低养护护坡草坪草种。

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