北京是世界上最缺水的城市之一，为了改善北京的生态环境，北京已建立起庞大的城市绿地系统，至2010年底，绿地总面积已达62 672 hm²。园林植物在发挥生态、景观等多种有益效能的同时，自身生长需要大量水资源。北京2005年绿地灌溉用水量约为1.9亿m³，占当年北京城市总用水量的5.5%(程维新等，2002)。在北京的园林绿地中，草坪占相当大的比例，据北京市园林绿化局提供的资料，截止2010年底，北京建成区草坪总面积达9 694.9 hm²，其中以草地早熟禾(Poa pratensis)和高羊茅(Festuca arundinacea)为主，占草坪总面积的73%。草本植物由于根系较浅，对土壤水分敏感，是绿地水分管理的重点。

城市绿化植物的水分生理和水分利用历来是园林和园艺学者研究热点(Janáček et al., 1997；Miller et al., 1998；巨关升等，2000；周平等，2002；马履一等，2003；康博文等，2005；王瑞辉等，2008)，但以往的研究多数集中在绿化植物的耐旱性和灌溉方法的优化上，对植物本身水分生理需求的节水灌溉研究少有报道(Loustau et al., 1993；Saliendra et al., 1995；张建国等，2000；李吉跃等，2002；招礼军等，2003；黄兴军等，2005；张文娟等，2010；谭玉霞等，2010)。光照和土壤水分是影响草坪蒸散的2个主要环境因子，所有植物都具有忍受适度环境胁迫的能力(武维华，2003)，从栽培和管理的角度，通过优化绿地的结构配置(调节光照强度)和选择较低的土壤水分等级(调节土壤水势)，能创造既满足植物正常生长发育，又能减弱草坪蒸散耗水的绿地小生境，从而减少草坪的大量蒸散，进而减少灌溉用水，达到节约水资源的目的。本研究选择草地早熟禾和高羊茅2种北京常见的草坪草，通过对蒸散规律的观测，掌握它们在不同光照强度和不同土壤水分梯度下的蒸散特性，寻找减弱蒸散效果明显的光照强度和土壤水分等级，为实现园林绿地的全面节水管理奠定基础。

1 材料与方法 1.1 试验设计

草地早熟禾和高羊茅在北京的城市绿地中常作为纯草坪配置或配置在疏林中，高羊茅较耐荫，还可配置在密林中或阳光直射不到的地方，生产中常称纯草坪为全光照草坪，疏林草坪为半遮荫草坪，密林草坪或阳光直射不到的草坪为全遮荫草坪。采用TES1332A型照度计于晴天的中午观测不同配置条件下草坪的光照度值，平均光照度值分别为:纯草坪53 260 lx、疏林草地37 280 lx、密林草地18 640 lx。试验设充分供水和控水2个因素，试验前将所有蒸散皿浇透水1次(每个500 mL)，充分供水的以后每天正常浇水(每个300 mL)，确保水分的充分供应，植物不受干旱胁迫影响，控水的以后不再浇水(试验期间出现了约半小时的阵雨，下雨时将蒸散皿置于室内避雨，不影响试验结果)。每种因素下草地早熟禾草坪设全光照和半遮荫2个水平，高羊茅草坪设全光照、半遮荫和全遮荫3个水平，每个水平5次重复。

1.2 试验材料

草坪蒸散耗水通常用微型蒸散皿(Microlysimeter)测定。本试验采用自制的微型蒸散皿，将横截面积47.716 cm²的PVC塑料管截成长度18 cm的圆筒50个，一端用胶带封口，在底部钻3个品字形小孔，以便浇水时水分能从蒸散皿中沥出，将直径略大的截成同等长度。选择北京林业大学大门内草坪广场上的草坪作为试验材料，该草坪2002年建植，建植时表层为肥力均匀的客土，土壤条件基本一致，目前密度均匀、修剪整齐、高矮一致。用刀片割取与PVC管内径面积相同的草皮(尽量保持原样土不松动)，先将草坪下的土壤装入蒸散皿，再将草皮盖在上面，草皮应尽量多带土，草皮装入后面上与蒸散皿的上沿齐平。根据试验设计，蒸散皿的需要量为草地早熟禾20个，高羊茅30个。

1.3 蒸散皿的埋设

选择全光照的纯草坪广场，确保四周无树木或建筑物遮挡；半遮荫和全遮荫的分别选择疏林和密林草地，用照度计确定具体的埋设点，确保埋设点的光照度在平均光照度值左右，即蒸散皿埋设点晴天中午的光照度值全光照为53 260 lx左右、半遮荫为37 280 lx左右、全遮荫为18 640 lx左右。先将口径略大的PVC圆筒装入土中，圆筒的上端与地面齐平，再将装好草皮的蒸散皿放入PVC圆筒中，系好标签。蒸散皿埋设后，应及时浇水，一周后蒸散皿中的草坪草成活并正常生长，即可开始试验观测。

1.4 试验方法

选择典型晴天进行观测，根据天气预报，本试验选择的观测时段为2006年9月11—28日，9月10傍晚将所有蒸散皿浇透水，第2天早晨开始观测，直到控水草坪出现永久凋萎为止，每天从6: 00开始，18: 00结束，每隔2 h观测1次。

1.5 观测指标

植物蒸散速率用TG630扭力天平测定；土壤含水量用土壤水分速测仪(MPM-26)测定。土壤水分特征曲线绘制：试验开始前提取草坪土壤，3次重复，将土样在干燥箱烘干制成土粒，用SEC广域压力膜仪(美国产)测定不同大气压力下的土壤含水量，设置的压力梯度为0.1，0.2，0.3，0.5，1.0，1.5，2.0，3.0，5.0，10.0，15.0，20.0 bar，每一压力下的水分平衡时间为2天，根据所得的试验数据，以土壤含水量(%)为因变量，土壤水势(MPa，1 bar=0.1 MPa)为自变量，利用SPSS12.0进行线性函数、二次多项式、对数、指数等11种曲线类型的拟合，置信度为95%，选定相关系数R最大者为最佳拟合曲线。拟合结果如下:

式中，W_s为土壤含水量(%)，ψ_s为土壤水势(-MPa)，R为相关系数。

2 结果与分析 2.1 充分供水条件下2种草坪的蒸散特性

从图 1可知:全光照时，2种草坪蒸散的日变化基本上呈单峰形曲线，早晚弱，中午强，与太阳辐射有较好的生态学同步性，峰值出现在10: 00—14: 00之间，4天中蒸散最大值早熟禾草坪出现在9月12日的12: 00—14: 00，为1.628 kg·m^-2，高羊茅草坪出现在9月13日的12: 00—14: 00，为1.143 kg·m^-2，最低值2种草坪都出现在9月15日的16: 00—18: 00，分别为0.390和0.299 kg·m^-2，9月11日中午的光照过于强烈，在12: 00—14: 00出现了1个暂缓期，由于高羊茅比早熟禾对强光更敏感，暂缓期更明显；减弱光照能显著降低蒸散强度，日平均蒸散总量草地早熟禾草坪全光照时5.78 kg·m^-2，半遮荫时3.86 kg·m^-2，高羊茅草坪全光照时4.41 kg·m^-2，半遮荫时3.03 kg·m^-2，全遮荫时2.63 kg·m^-2，光照对蒸散强弱的影响，午间比早晨和傍晚要大，减弱光照也能改变峰值出现的时间，使蒸散的日变化曲线变为旗形。在环境条件能充分满足蒸散的情况下，不同植物的蒸散强度决定于遗传特性，从试验结果可以看出：早熟禾比高羊茅的蒸散能力强，全光照时日平均蒸散量早熟禾草坪比高羊茅草坪多1.37 kg·m^-2。

2.2 控水条件下2种草坪的蒸散特性

1) 土壤含水量对草坪蒸散的影响  控水试验的第1次观测约在浇水后的12 h进行，土壤已排干了重力水，此时土壤含水量约等于田间持水量。如图 2所示：草坪土壤的田间持水量为19.6%，当土壤处于田间持水量时，草坪的蒸散强度最大，生长旺盛。随着土壤含水量下降，草坪的蒸散量呈持续下降趋势，但在不同的水分梯度范围内下降的幅度不一样，当土壤含水量在15.6%~19.6%范围内，草坪的蒸散量略有减少，生长仍然十分旺盛；土壤含水量低于15.6%时，蒸散开始显著减弱，但含水量在15.6%~12.6%范围内，从外表上看草坪仍然生长正常，看不出干旱胁迫症状，当土壤含水量低于12.6%时，草坪出现干旱症状，表现为晴天的中午叶片轻度萎蔫，但午后可逐渐恢复，至傍晚时可恢复到常态，当土壤含水量低于9.6%时，草坪下部叶片枯黄，当土壤含水量下降至7.6%时，草坪出现永久凋萎。

由此可见：处于不同水分梯度下的土壤水分对草坪生长的有效性是不同的，有2个临界值，一是土壤水分有效性降低，植物开始遭受干旱胁迫时的土壤水势，可称为土壤水分的“有效性临界值”，高于此值，植物享受充分的水分供应，低于此值，植物开始经历干旱胁迫；二是土壤水分下降至影响植物正常生长、降低植物观赏性时的土壤水势，可称为土壤水分的“旱害临界值”。通过对草坪不同土壤水分梯度下生理和外貌变化的观测和分析，容易发现草坪土壤田间持水量平均值为19.6%(水势-0.06 MPa)，水分有效性临界值为-0.18 MPa(含水量15.6%)，旱害临界值为-1.06 MPa(含水量9.6%)。在田间持水量至旱害临界值范围内，可对草坪实行水分分级管理(表 1)。

如表 1所示:当土壤水分为田间持水量至土壤水分有效性临界值范围时，土壤水分能完全满足草坪草蒸散的需要，草坪生长旺盛，此时的供水等级为水分充足，维持土壤水分充足的管理等级为特级；在土壤水分有效性临界值至旱害临界值之间可划分2个水分等级，分别为轻度缺水和中度缺水，对应的管理等级为一级和二级。当发生轻度缺水时，草坪蒸散和光合减弱，但生长正常，不表现干旱胁迫症状，因此不影响观赏效果；当发生中度缺水时，草坪在高温时段可能出现暂时性萎蔫，随着缺水时间的延续下部少量叶片变黄，但对总体观赏效果影响不大。

2) 控制光照和土壤水分对减弱草坪蒸散的作用  可以通过下式计算减少光照和供水后草坪的节水效益。节水效益(%)=(全光照充分供水时的日蒸散量-减少光照或减少供水后的日蒸散量)/全光照充分供水时的日蒸散量×100%。

试验数据和上述计算结果见表 2。通过分析草坪草的生态学特性、草坪的重要性程度和当地的供水状况，就可确定草坪的水分管理等级和光照强度。例如，草地早熟禾为喜光植物，但在半遮荫条件下也能正常生长，北京园林中有大量的疏林草地，这种林下草地实际上处在半遮荫状况。在水分方面，草地早熟禾对土壤水分比较敏感，但轻度缺水或短期的中度缺水都不会影响其正常生长。根据上述分析，从减少蒸散的角度，草地早熟禾草坪宜选择半遮荫且轻度缺水，与全光照充分供水相比，可以减少62.0%的蒸散量，如果单一选择轻度缺水，只能减少29.9%，如果单一选择半遮荫，则只能减少39.5%。

高羊茅的耐旱性和耐荫性都要强于草地早熟禾，在城市建筑物分割的某些狭窄地带，往往光照严重不足，可视为全遮荫。从表 2可知：与全光照充分供水相比，如果让高羊茅草坪半遮荫轻度缺水，可以减少47.0%的蒸散量，全遮荫轻度缺水可减少61.8%，半遮荫中度缺水可减少76.0%，全遮荫中度缺水可减少77.6%，由于半遮荫中度缺水和全遮荫中度缺水减少蒸散的效果接近，故在中度缺水条件下，没有必要刻意全遮荫。

3 结论与讨论

在充分供水条件下，草地早熟禾和高羊茅2种草坪蒸散的日变化均呈峰形曲线。土壤水分充足时，日平均蒸散量早熟禾草坪全光照时5.78 kg·m^-2，半遮荫时3.86 kg·m^-2；高羊茅草坪全光照时4.41 kg·m^-2，半遮荫时3.03 kg·m^-2，全遮荫时2.63 kg·m^-2。可见同一草种的蒸散量全光照＞半遮荫＞全遮荫，相同光照条件下早熟禾草坪的蒸散量大于高羊茅草坪，因此，选择高羊茅比选择早熟禾能减少土壤的水分消耗，从而节约灌溉用水。

根据控水后草坪出现的一系列生理和外貌变化，可将草坪的供水分为水分充足、轻度缺水和中度缺水3个等级，相应的水分管理等级为特级、一级和二级，各等级的水势范围分别为-0.18~-0.06，-0.44~-0.18，-1.06~-0.44 MPa。对草坪水分实现分级管理不仅具有充分的生理和生态学依据，而且也符合集约管理的需要。城市中各个不同位置的绿地对城市的影响是不同的，据此可将城市绿地分为重点地段绿地、次重点地段绿地和一般地段绿地，相应地对绿地水分采用特级、一级和二级管理。对草坪水分进行分级管理将节约大量灌溉用水。

草坪的蒸散受光照和土壤水分的共同制约，日蒸散量随光照的减弱而减少，也随土壤含水量的降低而减少，在确保草坪生长正常，不降低观赏效果的前提下，通过控制光照和土壤含水量，可以达到减少水分消耗的目的。根据试验结果，草地早熟禾草坪宜选择半遮荫且轻度缺水，与全光照充分供水相比，可以减少蒸散量62.0%，如果单一选择轻度缺水(给予全光照)，只能减少蒸散量29.9%，如果单一选择半遮荫(给予充分供水)，则只能减少蒸散量39.5%；高羊茅草坪半遮荫轻度缺水，可以减少蒸散量47.0%，全遮荫轻度缺水可减少蒸散量61.8%，半遮荫中度缺水可减少蒸散量76.0%。草坪的土壤水分可通过调整灌溉强度和灌溉次数加以控制，光照强度则可通过调整绿地种植结构而加以控制，应尽量将草坪建植在林冠下，早熟禾较喜光，宜建植在疏林内，林内光照强度相当于空旷地的70%左右，城市园林绿地一般经营强度较高，可以通过不断调整绿地的光照分配，使绿地水分消耗处于较少状态。