基质厚度对青绿苔草生长和草皮质量的影响

范希峰， 武菊英， 滕文军， 韩 朝， 温海峰， 岳跃森， 滕 珂， 张 辉

(北京市农林科学院， 国家都市农业(北方)重点实验室， 北京 100097)

近年来，我国城市园林绿地面积迅速增加，2018年达304.71万公顷。草坪作为城市绿地的重要组成部分，在改善环境、调节气候方面发挥着重要作用[1-2]，市场空间巨大[3]。我国草坪业发展十分迅速，但我国草坪草种子一直由国外主导，90%以上依赖外进口，主要包括三叶草(Trifoliumambiguum)、高羊茅(Festucaarundinacea)、草地早熟禾(Poapratensis)、多年生黑麦草(Loliumperenne)等[4]，亟需开发我国乡土草种。苔草是我国本土一类理想的冷季型草坪草，具有种类多、适应性广、抗逆性强等优点[5-6]，如能科学开发利用，不仅可以增加我国草坪草种类，还可以缓解对外依赖的现状[4,7]。

青绿苔草(Carexleucochlora)是我国园林绿地中主栽苔草草种之一，其中‘四季’青绿苔草(Carexleucochlora‘Siji’)于2010年经国家林业局林木品种审定委员会审定(良种编号：国S-SV-CL-006-2010)，是北京市农林科学院从我国野生青绿苔草资源中驯化选育的国审新品种。青绿苔草属莎草科(Cyperaceae)苔草属(CarexL.)，为多年生草本，草丛常年保持20～25 cm高度[8]，优雅柔美，是一种优良的草坪地被植物[9-10]。青绿苔草温度适应性强，在—26℃的条件下能安全越冬，在35℃以上的持续高温下亦能正常生长[11]；青绿苔草耐旱性强[12]，节水优势明显，在北京地区不采取人工灌溉，通过雨养即可维持正常生长，补充灌溉110.9～191.7 mm即可达到最佳生长状态和景观效果[9]。当前，青绿苔草在园林绿地中主要通过直播、混播[13]、容器苗[10]等方式建植，这3种方式存在出苗慢、幼株生长缓慢[14]、成坪慢、前期养护(除草、灌溉)成本高等问题，限制了苔草大面积推广应用。如果能够像生产冷季型草皮一样生产苔草草皮，在园林绿地中直接铺植，将会解决以上问题，从而推动苔草草坪发展。

传统草皮是在耕作土壤上生产，在草皮收获时需要将表土层和草皮一起带走，每生产一茬大约需要挖取耕层土壤2～3 cm，长时间生产耕层土壤遭到破坏，形成洼地、土壤肥力下降[15]，目前仍然是冷季型草坪的主要生产方式。有研究曾尝试在耕作土壤上采用传统方式生产苔草草皮，但由于单一苔草草皮起卷难度大、容易破碎，建议与一年生黑麦草、匍匐翦股颖混播生产混播草皮[13]。本研究也尝试传统方法生产苔草草皮，但由于苔草根系较深，起草皮时土壤厚度低于6 cm很难成活，进一步增加厚度会造成起卷困难、重量太高的问题。无土草皮是在人工配制的基质上建植草皮的方法[16-17]，不破坏土壤、生长周期短、重量较轻、易于运输搬运，是草皮生产的新趋势[4]。无土草皮生产需要铺设隔离层，根系在隔离层上生长形成根系网络，可以将苔草根系深、起卷难度大的问题变成优势。因此，苔草无土草皮生产的可行性值得研究。本文以青绿苔草为研究对象，通过盆栽试验探讨基质厚度对其生长和草皮外观质量的影响，为青绿苔草无土草皮生产提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料‘四季’青绿苔草(良种编号：国S-SV-CL-006-2010)种子于2017年采集于北京市昌平区小汤山镇北京市农林科学院实验基地，千粒重为0.65 g，发芽率为85%。

1.2 试验方法

试验于2018年4—6月在北京市农林科学院人工气候室内进行，温度设定为恒温25℃，光照时间12 h。试验在育苗盘内进行，内径长36 cm、宽27 cm、高13 cm，盆底均匀打9个直径2 mm的小孔，先在底部铺一层300目尼龙网，再铺设不同厚度的基质，设1 cm，2 cm，3 cm，6 cm，10 cm共5个处理，每处理种植8盆，基质类型为普通商品草炭土，将基质铺平浇透水达到设定厚度，把青绿苔草种子均匀撒在基质表面，播种量为20 g·m-2，在种子上撒一层蛭石，覆盖种子即可，约1 mm左右。每天喷水保持基质湿润，期间不施肥、不修剪。

1.3 测定指标与方法

播种后第7 d出苗，出苗后53 d取样，从8盆中选取具有代表性的4盆测定相关指标，先通过测量或打分[4]的方法测定草坪高度、重量、色泽、密度等指标，再取样测量生物量、根系等指标。具体方法如下：

1.3.1草坪高度 每盆测量30株取平均数，用直尺测量精确到mm。

1.3.2草坪色泽 采用目测9分制打分法，由5人观测打分，取平均值。7～9分表示深绿到墨绿；5～7分表示浅绿到深绿；3～5分表示较多绿色；1～3分表示较多枯叶，少量绿色；1分表示休眠或枯黄[4]。

1.3.3草坪密度 采用实测方法，用自制10 cm×10 cm的铁丝框，每盆随机取3个重复，计数苔草株数，然后换算成单位面积的株数。

1.3.4草坪盖度 采用目测9分制打分法，由5人观测打分，取平均值。盖度为100%～97.5%，记8～9分；97.5%～95%，记6～7分；95%～90%，记4～5分；90%～85%记2～3分；85%～75%记1分；不足75%记0分[4]。

1.3.5草坪均一性 采用目测9分制打分法，由5人观测打分，取平均值。9分表示完全均匀一致，6分表示均匀一致，1分表示差异很大[4]。

1.3.6草皮重量 将整块草皮从盆中取出，用百分之一的天平称取基质和苔草重量之和，折算成单位草皮重量。

1.3.7生物量 每盆取10 cm×10 cm的草块3块，用自来水冲洗分离出苔草植株，分为地上和地下两部分，用滤纸吸干水分，用千分之一天平称取地鲜重，放入烘箱中105℃杀青15 min，75℃烘干24 h后称取干重。

1.3.8根系指标 每盆取10 cm×10 cm草块3块，用自来水冲洗分离出苔草植株，将根系剪下，用EPSON(EXPRESSION 10000 XL)透视扫描仪在300 dpi的精度下对根系进行扫描，采用WinRHIZO软件分析扫描图像。

1.4 数据分析

使用Excel 2010进行数据整理，数值用平均值±标准误的方法表示，用SPSS 19.0软件的one-way ANOVA进行处理，采用Duncan新复极差法进行方差分析。

2 结果分析

2.1 基质厚度对青绿苔草生物量和根冠比的影响

表1结果表明，基质厚度显著影响青绿苔草生物量和根冠比。基质厚度从1 cm增加到10 cm，青绿苔草地上干重从79.87 g·m-2增加到238.43 g·m-2，增加了2.99倍，10 cm的处理显著高于其他处理(P<0.05)，6 cm处理显著高于2 cm和1 cm的处理(P<0.05)，6 cm和3 cm处理间无显著差异；地下干重从30.90 g·m-2增加到168.37 g·m-2，增加了5.45倍，10 cm的处理显著高于其他处理(P<0.05)，6 cm处理显著高于2 cm和1 cm的处理(P<0.05)，3 cm处理显著高于2 cm和1 cm的处理(P<0.05)，3 cm和6 cm处理间无显著差异；根冠比从0.37增加到0.71，1 cm处理的根冠比显著低于其他处理(P<0.05)，10 cm处理显著高于1 cm和2 cm处理，2 cm，3 cm，6 cm处理间无显著差异(表1)。

2.2 基质厚度对青绿苔草根系生长的影响

表2结果表明，随基质厚度增加，青绿苔草的总根长、根表面积、根体积等均显著增加，而平均直径显著降低。基质厚度从1 cm增加到10 cm，总根长和根表面积分别增加了2.26倍和1.90倍，基质厚度为10 cm处理显著高于其他处理(P<0.05)，2 cm,3 cm和6 cm处理间差异不显著；根体积增加了1.58倍，基质厚度为1 cm处理显著低于6 cm和10 cm两个处理(P<0.05)，10 cm处理显著高于1 cm，2 cm和3 cm的处理(P<0.05)，1 cm，2 cm和3 cm处理间无显著差异，6 cm和10 cm处理间也无显著差异；根系平均直径从3.20 mm降至2.64 mm，基质厚度为1 cm的处理显著高于10 cm处理(P<0.05)，其他处理间无显著差异，这主要是因为基质厚度越大根系越发达，毛细根在根系中所占的比例就越多，致使根平均直径下降。

表1 不同基质厚度处理青绿苔草的生物量和根冠比

表2 不同基质厚度处理青绿苔草的根系形态

2.3 基质厚度对青绿苔草无土草皮坪外观质量和草皮重量的影响

表3结果表明，基质厚度显著影响青绿苔草草皮外观质量和重量，草皮高度、盖度、色泽和重量均随基质厚度增加而显著增加(P<0.05)，草皮密度呈逐渐增加的趋势但各处理间无显著差异，草皮均一性呈先升高后降低的趋势。基质厚度从1 cm增加到10 cm，草皮高度从5.48 cm增加到7.78 cm，基质厚度大于3 cm时各处理间无显著差异，但均显著高于1 cm和2 cm处理(P<0.05)；均一性先增高后降低，基质厚度为3 cm时均一性最优为8.0分，1 cm处理最差只有4.5分且显著低于其他处理(P<0.05)，其他处理间无显著差异；密度从8 033株·m-2增加到8 567株·m-2，各处理间无显著差异；盖度分值从6.5分增加到9.0分，1 cm和2 cm处理显著低于6 cm和10 cm处理(P<0.05)，3 cm与2 cm，6 cm和10 cm处理无显著差异；色泽分值从4.3分增加到8.7分，1 cm和2 cm处理显著低于其他处理，且二者间亦达显著水平(P<0.05)，3 cm，6 cm和10 cm处理间无显著差异；草皮重量从7.45 kg·m-2增加到29.95 kg·m-2，各处理间均达到差异显著水平(P<0.05)。

表3 不同基质厚度处理青绿苔草草坪外观质量和重量

3 讨论

3.1 青绿苔草生长对基质厚度变化的响应

基质是植物生长的载体。基质厚度显著影响无土草皮的密度、质地、盖度、均一性、运动质量等指标，在一定范围内随基质厚度增加草皮生长状况越好，但考虑起卷难易程度、草皮重量和成本等因素，并不是基质越厚越好，而是在保证植物生长良好的前提下尽量降低基质厚度[18-19]。有研究表明，随基质厚度降低，八宝景天的株高、地上生物量、地下生物量，根冠比等均显著降低[20]；狗牙根地上生物量降低，而地下生物量增加，根冠比增加[21]；高羊茅混合草坪(狗牙根∶高羊茅∶白三叶=2∶6∶2)的地上、地下生物量均显著降低，但根冠比增加[22]，这说明当基质厚度减小致使植物可获取的资源减少时，不同植物生长对基质厚度变化的响应不同。本研究中，随基质厚度降低，青绿苔草地下、地上部生物量和根冠比均显著降低，与八宝景天[20]结果相似，与狗牙根[22]和高羊茅混合草坪不同[21-22]。

3.2 青绿苔草草皮外观质量对基质厚度变化的响应

基质厚度显著影响无土草皮的外观质量，在一定范围内基质厚度越高草皮外观质量就会越好[19,23]。本研究中随基质厚度增加青绿苔草草皮外观质量趋于提高，与高羊茅和黑麦草混合草坪[19]、景天类植物[20,24]、长白楤木[23]、狗牙根[21]等结果一致，但当基质厚度增加到3 cm以上时，青绿苔草的草皮均一性、密度、盖度、色泽等指标在处理间无显著差异，说明在该试验条件下基质厚度达到3 cm再增加厚度不会对草皮外观质量产生显著影响。

3.3 青绿苔草无土草皮生产适宜基质厚度

基质厚度显著影响草皮重量和起卷难度。基质厚度过低，植物生长受阻，草皮容易破损；基质厚度过高，起卷难度变大，草皮重量增大，生产成本和运输成本随之增加；适宜的基质厚度，草皮强度较高、成坪天数较短、完整性较好[19,25]。综合考虑各项指标，高羊茅和黑麦草无土草皮的适宜基质厚度为5 cm[19]，黑麦草和早熟禾混合无土草皮的适宜基质厚度为3 cm[25]，狗牙根根茎草皮适宜基质厚度为0.5 cm[21]。本研究中，随基质厚度增加，青绿苔草的草皮重量显著增加，草皮重量从7.45 kg·m-2增加到29.95 kg·m-2，致使起卷难度和运输成本增高，综合考虑各指标青绿苔草无土草皮的适宜基质厚度为3 cm。

3.4 青绿苔草无土草皮生产的可行性

苔草属植物根系发达，分蘖能力强，地下根茎可形成密集的根茎网络，耐践踏性强，通过直播、容器苗移栽的方式可以建成单一品种草坪或复合草坪[7,13,26-27]。青绿苔草与其他苔草相比具有种子不休眠[28]、发芽率高达80.0%～96.1%[13,29-30]、种子产量高(北京地区可达450 kg·hm-2以上)等优势，是苔草中最具无土草皮开发潜力的草种。本试验以商品草炭土为基质，播种60 d以后，不同基质厚度处理均可形成无土草皮卷，铺植后可成活，证实了生产青绿苔草草皮的可行性，但距离规模化生产还有一定的距离。进行规模化生产亟需要综合考虑种子来源、种子价格、生产成本、运输成本、管理成本等诸多因素，还需明确基质类型、隔离层、灌溉、施肥等因素对苔草生长和草皮质量的影响。本试验以草炭土为基质研究了不同厚度对青绿苔草生长和草皮质量的影响，其他方面的研究还需要系统深入开展。

4 结论

利用草炭土作为基质生产青绿苔草草皮是一种可行的方式。基质厚度显著影响青绿苔草生物量、根系、草皮外观质量和重量，在1 cm至10 cm范围内随基质厚度增加其生物量和根系指标均显著增加，草皮外观质量指标均呈增加的趋势，但基质厚度高于3 cm时不再显著增加，而草皮重量却显著增加。综合考虑苔草生长状况、草皮外观质量和运输成本等指标，以草炭土为基质生产青绿苔草草皮时适宜厚度以3 cm左右为宜。