火烧、刈割耙除对草地早熟禾草坪返青的影响

赵 宁

(沈阳市政集团有限公司，辽宁 沈阳 110021)

火烧、刈割耙除对草地早熟禾草坪返青的影响

赵 宁

(沈阳市政集团有限公司，辽宁 沈阳 110021)

在沈阳浑河满融段北岸，测定了火烧、刈割耙除处理下草地早熟禾返青期的生理指标和土壤指标。结果表明：与正常生长管理的草地早熟禾草地对照相比，对草地早熟禾草地进行火烧和刈割耙除处理，均能够加快草地早熟禾返青速率，提高叶绿素含量，提高表层土壤的温度，降低表层土壤的含水量，降低表层土壤的全氮和全磷含量。与火烧处理相比，刈割耙除处理更加温和，在除去枯草层的同时，没有破坏草地原有的腐殖质层，而降低土壤含水量和氮磷含量的幅度也更低，同时也避免了火烧处理带来的环境污染和安全隐患。因此，生产中刈割耙除，可作为代替火烧的草地早熟禾草地返青期的养护管理措施。

火烧；刈割耙除；草地早熟禾；返青

火烧作为草坪养护管理的重要措施，一直被世界上许多国家所使用[1-3]。火烧消耗了地上生物量、枯落物、以及土壤有机物，并将这些有机养分转换为无机形式、气体形式挥发，或者以灰分的形式回归到生态系统中[4-5]。其能够影响植物种群的形成过程、控制群落的组成和外貌、增加物种的均匀度，并提高地上部生物量。但火烧过程中，剧烈的化学反应，在烧掉地上枯草层的同时，使原有的腐殖质层也遭到严重破坏[6]，火烧产生的一氧化碳、碳氢化合物、硫化物等有害物质严重污染环境。火烧以后，土壤的环境和微气候会发生较大变化，土壤微生物数量明显降低，土壤保水能力下降，逐步转化为干旱型土壤，高强度的火烧使土壤中的营养成分遭到破坏，最终导致土壤肥力降低。

随着全球温室效应的研究不断深入，火烧作为草坪的主要管理措施对大气CO2浓度的影响亦愈来愈受重视。据估计全球每年因生物质燃烧向大气排放的CO2占到人为排放总量的1/3[7-8]。

与火烧相比，刈割耙除对土壤的影响相对温和，不会产生环境污染和安全隐患。目前，国内外学者在火烧对草地土壤影响方面的研究越来越多，主要集中在火烧对土壤理化性质的影响、对有机碳循环的影响等方面，但对于寻找代替火烧的养护管理措施方面报道较少。研究了火烧和刈割耙除两种草地养护管理措施对草地早熟禾返青期的影响，以探索对人工草地管理的有利措施。

1 材料和方法

1.1 试验区自然概况

试验地设在沈阳市浑河满融段北岸，E 123°23′，N 41°45′，海拔41 m，属大陆性气候，冬冷夏暖，冬季干燥而寒冷，春季短促多风。年平均气温7.8～8℃。历史上最低极温-33.1℃，最高极温38.3℃。年降水量为700～800 mm。多集中在7、8月，相当于全年降水量的48%。初霜期10月上旬，终霜期4月下旬，无霜期约155 d。试验地地势平坦，沙质壤土，pH 7.0。阳光充足，排水良好[9]。

1.2 供试材料

试验地为2012年春播的草地早熟禾草坪，品种为优异(Merit)。设置火烧、刈割耙除和对照3个处理，采用随机区组设计，3次重复，小区面积12 m×12 m，取样在小区10 m×10 m区域进行。于2015年2月13日，进行火烧和刈割耙除(留茬5 cm)处理。对照小区内不进行火烧和刈割耙除处理。所有小区均采用相同的田间管理方式。

1.3 取样方法

草样：于2015年3～4月(草地早熟禾返青期)在各小区随机抽取草地早熟禾10株，用剪刀将地上部茎叶剪下，擦净组织表面污物，剪碎(去掉中脉)，混匀后用于叶绿素含量的测定。

土样：于2015年3～4月(草地早熟禾返青期)在小区内利用土钻采用多点蛇形混合法采集土样，在0～10 cm和10～20 cm分别取样，剔除植物根系和石块后用于土壤全氮和土壤全磷含量的测定。

1.4 测定项目与方法

盖度测定：样框针刺法，采用1 m×1 m样框，3次重复，从3月17日～4月14日，每4 d测定1次。

叶绿素含量的测定：无水乙醇与丙酮等量混合法测定[10]，从3月17日～4月14日，每7 d测定1次。

返青时间：根据禾本科牧草生育期划分标准[11]。

土壤温度：用热敏电阻地温计测定土壤温度，测定深度分别为5、10、15和20 cm，每小区布设6个测定点，从3月17～4月16日，每3 d测定1次。

土壤含水量：采用烘干法测定，测定深度分别为5、10、15和20 cm，每小区布设6个测定点，自3月17～4月16日，每5 d测定1次。

土壤全氮含量：采用凯氏定氮法测定。

土壤全磷含量：采用HClO4-H2SO4法测定。

1.5 数据分析

利用Excel软件处理基础数据，用SPSS 19.0软件对数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对草地早熟禾盖度的影响

盖度是反映草坪草返青的一个重要指标，通常把盖度达到80%作为草坪返青的标准[12]。对不同处理下草地早熟禾盖度随时间变化情况进行测量(表1)，结果表明：经火烧和刈割耙除处理下的草坪盖度明显高于对照(P<0.05)；火烧处理下的草坪盖度最早达到返青标准，比对照草坪返青时间提前9 d刈割耙除处理下的草坪返青时间比对照提前7 d。在同一时间点火烧处理下的草坪盖度高于刈割耙除处理，但二者差异并不显著(P<0.05)。

表1 不同处理下草地早熟禾盖度

注：同列中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同

2.2 不同处理对草地早熟禾叶绿素含量的影响

叶绿素是草坪植物光合特性的一个重要生理指标，叶绿素含量与草坪的颜色呈正相关，能够反映草坪草的生长状况[13]。对不同处理下草地早熟禾叶绿素含量进行测量(表2)，结果表明：返青前期(3月17日～31日)，不同处理的草地早熟禾叶绿素含量无显著差异(P<0.05)。但进入返青中、后期(3月31日～4月14日)，火烧和刈割耙除处理的草地早熟禾叶绿素含量迅速提高，明显高于对照(P<0.05)。而无论返青前期，还是返青中后期，火烧和刈割耙除处理的草地早熟禾叶绿素含量均无显著差异(P<0.05)。

2.3 不同处理对土壤温度和湿度的影响

土壤温度是直接影响返青期植物发芽和出苗的主要因素[14]。对不同处理下，5、10、15和20 cm土壤温度进行测定(图1)，结果表明：火烧和刈割耙除处理下不同土层土壤温度随时间的变化与对照一致。不同土层的土壤温度，火烧处理最高，刈割耙除处理次之，对照最低。同一土层，火烧处理与刈割耙除处理的最大温差为1.8℃，与对照最大温差为3.3℃；刈割耙除处理与对照最大温差为2.2℃，不同处理之间的最大温差均出现在5 cm土层，且随着土壤深度的增加，不同土层之间的温差逐渐缩小。说明火烧和刈割耙除处理均能够提高土壤温度，但对土壤温度影响的强度随着土壤深度的增加逐渐减弱，且火烧处理对土壤温度影响的强度高于刈割耙除处理。

表2 不同处理各时期草地早熟禾叶绿素含量

图1 不同处理各土层土壤温度随时间变化Fig.1 Soil temperature of different treatments

图2 不同处理各土层土壤湿度随时间变化Fig.2 Soil water content of different treatments

土壤水分是决定草坪植物生长发育的主要因子[15]。对不同处理下，5、10、15和20 cm土壤湿度进行测定(图2)，结果表明：火烧和刈割耙除处理下不同土层土壤含水量随时间的变化与对照一致。5 cm和10 cm土层，土壤含水量表现为对照最高、刈割耙除处理次之，火烧处理最低；15 cm和20 cm土层，不同处理之间土壤含水量的差异不显著。同一土层，火烧处理与对照的最大湿度差为-2.4%，与刈割耙除处理最大湿度差为-1.4%；刈割耙除处理与对照最大湿度差为-3.5%，不同处理之间的最大湿度差除10 cm土层火烧与刈割耙除处理之外，均出现在5 cm土层，且随着土壤深度的增加，不同土层之间的湿度差逐渐缩小。说明火烧和刈割耙除处理均能够降低土壤湿度，而对土壤湿度影响的强度与对土壤温度的影响一样，随着土壤深度的增加逐渐减弱，且火烧处理对土壤湿度影响的强度高于刈割耙除处理。

2.4 不同处理对土壤全氮含量和全磷含量的影响

氮、磷是植物需要量较大的营养元素，土壤全氮和全磷是土壤肥力的重要指标[16]。对不同处理在草地早熟禾返青后期的土壤全氮含量测定(图3)，试验结果表明：10 cm土层土壤全氮含量，对照最高，刈割耙除处理次之，火烧处理最低，且三者之间存在显著差异(P<0.05)。20 cm土层土壤全氮含量同样为对照最高，刈割耙除处理次之，火烧处理最低，但对照与刈割耙除处理差异不显著，二者与火烧处理存在显著差异(P<0.05)。说明火烧和刈割耙除处理导致土壤全氮含量下降，其作用强度随土层深度增加而减弱。

与不同处理对土壤全氮含量的影响类似，不同处理对草地早熟禾返青后期的土壤全磷含量也表现出相似的影响(图4)。10和20 cm土层土壤全磷含量均表现为对照最高，刈割耙除处理次之，火烧处理最低，且对照与火烧和刈割耙除处理之间存在显著差异，而后二者之间无显著差异(P<0.05)。说明火烧和刈割耙除处理同样导致土壤全磷含量下降。

图3 不同处理各土层土壤全氮含量Fig.3 Soil total N of different treatments

图4 不同处理各土层土壤全磷含量Fig.4 Soil total P of different treatments

3 讨论

3.1 土壤温度和湿度

研究结果发现，火烧和刈割耙除处理均提高了土壤温度，降低了土壤湿度，但影响均表现在土壤表层，且与刈割耙除处理相比，火烧处理对土壤温度和湿度的影响幅度均较大。对草地早熟禾草地进行火烧和刈割耙除处理后，草地表面大量枯草层被去除，由枯草层带来的遮阴效果被移除，大面积的土壤直接裸露于阳光和空气中，从而更易吸收能量，是表层土壤温度高于对照的原因[17]。同时，沈阳处于暖温带半湿润季风气候地区，春季风力强大，相对湿度低，蒸发量大，空气干燥，土壤大面积的裸露，直接导致了表层土壤湿度的降低。与刈割耙除处理只除去草地表面的枯草层不同，火烧处理的瞬间高温在烧掉枯草层的同时还将草地原有的腐殖质层分解破坏[18]，将地表颜色加深，导致表层土壤吸收更多的能量，而土壤失去了腐殖质层的保护，失去更多的水分，是火烧处理比刈割耙除处理对草地土壤温度和湿度影响幅度更大的原因。

3.2 土壤氮和磷

草地早熟禾草地土壤中氮、磷输入的主要途径是人工施肥、枯草层及根系腐烂[19]。在未采取人工施肥的情况下，火烧和刈割耙除处理对草地枯草层的移除作用，减少了土壤的氮、磷供应，是火烧和刈割耙除处理草地土壤全氮和全磷含量显著低于对照的原因。Fynn等[20]在研究中发现，火烧导致南非草原表层土壤全氮含量降低，且持续数年火烧，表层土壤全氮含量持续降低。而Almendinger等[21]认为刈割会降低土壤易分解库和难分解库中氮和磷的含量。这都与本研究结果一致。

3.3 叶绿素含量

研究结果发现，火烧和刈割耙除处理的草地早熟禾叶绿素含量无显著差异，且在整个返青期均高于对照。叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，温度、水分、矿质元素都会影响其合成[22]。张程等[23]在对草坪植物返青期生物学特性的研究中发现，草坪植物的叶绿素含量与地温、土壤含水量的变化趋势呈正相关。土壤温度升高能够刺激叶绿体活性，加快叶绿素的合成。当土壤含水量降低时，叶片气孔呈闭合状态，合成叶绿素的CO2进入受阻，光合作用速率明显下降。黄亮亮等[12]在研究不同水肥处理对冷季型草坪草返青的影响时发现，增加氮肥的使用量，叶绿素含量明显增加，而磷肥能够降低叶片CO2补偿点，提高单叶光合能力，在土壤含水量较低的情况下，增加叶绿素的含量。火烧和刈割耙除处理，除去了地上枯草层，提高草坪土壤温度，使叶绿体合成叶绿素的速率加快，但同时也降低了土壤含水量和氮磷的供给，在一定程度上又影响了叶绿素的合成。因此，土壤温度、含水量和矿物元素对草地早熟禾叶绿素含量的影响有待进一步研究。

4 结论

火烧和刈割耙除处理均能够显著提高土壤表层温度，降低土壤表层含水量，降低氮、磷等矿物元素的供给，但刈割耙除的影响较为温和。

与对照相比，火烧和刈割耙除处理均能够加快草地早熟禾返青速率，提高叶绿素含量。

刈割耙除处理避免了火烧处理带来的环境污染和安全隐患。因此，应大力推广刈割耙除代替火烧，作为草地早熟禾返青期的养护管理措施。

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Effects of burning，mowing and raking on green returning of Poa pratensis

ZHAO Ning

(ShenyangMunicipalGroupCo.,Ltd.Shenyang,Shenyang110078，China)

This study measured the physiological and soil characteristics of the turf withPoapratensisunder the treatments with mowing,raking and burning in the northern Manrong River located in Shengyang.The results showed that mowing and raking sped up the regreening rate ofPoapratensis,increased chlorophyll content,raised surface soil temperature,reduced the soil moisture,total nitrogen and total phosphorus in the surface soil compared with the control.Compared with burning,mowing and raking could reserve original humus layer,reduce loss of soil moisture,as well as nitrogen and phosphorus contents,and prevent environmental pollution and security problems.In conclusion,mowing and raking were alternative management approaches instead of burning in regreening stage ofPoapratensis.

Poapratensis；burning;raking;green-up period

2016-03-22；

2016-04-13

赵宁(1984-)，男，辽宁沈阳人，硕士，主要从事城市园林绿化工作。 E-mail：zn1033@qq.com

S 688.4

A

1009-5500(2016)06-0081-06