施用后灌溉对沙基果岭表面活性剂效能的影响研究

本文研究了施用后灌溉（PAI）对两种表面活性剂（聚氧烯烃聚合物[PP]和烷氧基化环氧乙烷-环氧丙烷加合物/非离子多元醇混合物[AEPA]）在沙基匍匐剪股颖果岭上应用效果的影响。研究表明，无论是否进行PAI，表面活性剂均能改善草坪质量并减少胁迫；但立即PAI能显著提高晚夏土壤体积含水量（VWC），降低0-1厘米深度的水滴渗透时间（WDPT），从而最大化表面活性剂效能与草坪健康。该研究为优化草坪管理实践提供了重要依据。

　　

摘要

土壤表面活性剂应用于高尔夫球场果岭等休闲草坪区域，旨在改善水分入渗、分布和均匀性。大多数商用表面活性剂标签建议立即进行施用后灌溉（PAI）以最大化产品效能。然而，许多草坪管理者可能因担心过度地表湿润、降低地表硬度或高尔夫活动的时间限制而放弃PAI。本研究于2024年在印第安纳州西拉法叶的沙基匍匐剪股颖（Agrostis stolonifera L.）研究果岭上进行了一项田间试验，评估了立即PAI对两种表面活性剂化学物质（聚氧烯烃聚合物[PP] [8.0 L ha^?1]和烷氧基化环氧乙烷-环氧丙烷加合物/非离子多元醇混合物[AEPA] [6.4 L ha^?1]）的效果。表面活性剂于2024年5月30日首次施用，之后每14天重新施用一次，共九次施用，并在整个研究区域内接受立即PAI（0.5厘米水）或在施用后约18小时进行计划的夜间灌溉。测量指标包括视觉草坪质量、草坪胁迫百分比、土壤体积含水量（VWC）和水滴渗透时间（WDPT）。无论是否立即PAI，两种表面活性剂均改善了季节性质量并减少了胁迫/萎蔫。与未处理对照相比，表面活性剂在9月初增加了0-1厘米表层的VWC并降低了WDPT。与未处理对照相比，立即PAI在夏末提高了平均VWC并降低了WDPT。这项为期一年的田间研究强化了立即PAI对于最大化表面活性剂效能和草坪健康的价值，尤其是在夏末胁迫期间。

核心观点

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  土壤表面活性剂改善了季节性视觉质量并减少了胁迫，与未处理对照相比。
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  立即将土壤表面活性剂灌溉到根区，在夏末草坪草胁迫期间增加了土壤含水量。
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  表面活性剂施用后立即灌溉降低了0至1厘米深度的水滴渗透时间。

1 引言

高尔夫球场果岭等高价值草坪区域的根区通常使用沙基根区混合物建造，以抵抗压实、快速排水并提供足够的根区通气孔隙度。尽管有许多好处，但高沙含量根区容易因土壤颗粒周围有机涂层的积累而产生拒水性。此外，旨在增加地表硬度特性的反复干湿循环或亏缺灌溉维护的草坪，会通过增加孔隙空间中的疏水区域和改变附着在土壤上的有机分子的构象（与土壤表面涂层相关）而加剧拒水性。这些拒水疏水区域通常被称为局部干斑，这种情况会降低草坪外观以及地表的整体均匀性和可玩性。

一种管理土壤拒水性的化学方法是施用土壤表面活性剂。表面活性剂降低了水的表面张力，使其更容易渗透并在土壤剖面中更均匀地分布。表面活性剂定期用于高尔夫球场，美国一项全国性调查显示，超过96%的高尔夫球场管理者将这些产品作为水资源管理实践施用。总体而言，它们被用于减少土壤拒水性、缓解局部干斑症状、改善土壤水分分布和提高灌溉效率。除了管理土壤拒水性外，先前的研究表明表面活性剂可以改善施用养分的吸收，增强各种农药的性能，并减少狗牙根的冬季冻害。表面活性剂的性能受地理位置、季节性天气条件、施用频率、灌溉管理策略和表面活性剂化学性质的影响。

施用后灌溉（PAI）通常推荐用于许多农药施用，当产品需要到达草坪草冠部或根区时。类似地，表面活性剂供应商通常指导用户在使用后立即灌溉，以便将化学物质从叶片上冲洗下来，进入根区，以最大化效能。尽管高尔夫球场管理者曾轶事性地报告了有无立即PAI对表面活性剂性能的差异，但关于优化产品使用所需的推荐灌溉量、时机和间隔的信息有限。然而，高尔夫球场管理者有时不愿意在果岭上施用表面活性剂后立即灌溉，因为担心影响理想的地表硬度特性或干扰高尔夫活动。尽管先前的研究评估了各种农药与表面活性剂的组合，但PAI对降低疾病严重程度的影响并不一致。尽管先前有关于农药PAI的研究，但关于单独PAI和表面活性剂对草坪响应和土壤水分特性变化的信息很少。因此，本研究旨在评估施用两种表面活性剂化学物质时沙基匍匐剪股颖（CBG）果岭的季节性表现（草坪质量和胁迫），并评估立即PAI对两个关键土壤特性：体积含水量（VWC）和水滴渗透时间（WDPT）的影响。

2 材料与方法

田间试验于2024年生长季在印第安纳州西拉法叶的William H. Daniel草坪研究与诊断中心进行，试验对象为生长在粉砂壤土原生土壤推杆式研究果岭上的成熟匍匐剪股颖，该果岭定期使用以中粗砂为主的铺沙，已累积形成20厘米厚的沙表层。根区pH值为7.9，磷含量9 kg ha^?1，钾含量68 kg ha^?1，有机质含量19 g kg^?1。在草坪草活跃生长期间，留茬高度维持在3.4毫米，每周修剪五次，并清除草屑。该区域每月以尿素基颗粒和液体肥料的形式接受约24.5 kg N ha^?1的氮肥。在无显著降雨的情况下，每天通过 overhead 灌溉系统补充0.5厘米的灌溉水，以维持草坪草的生长/活力。从2024年8月5日至9月2日，补充灌溉减少至每周4天，以促进水分亏缺胁迫，类似于高尔夫球场为赛事/锦标赛做准备。夏末胁迫期过后，恢复每日灌溉以促进恢复。使用毗邻试验区的气象站（iMETOS 3.3, Pessl Instruments）测量环境条件。

评估的两种表面活性剂化学物质是聚氧烯烃聚合物（PP）（Fleet 100, Harrell's LLC）（8.0 L ha^?1）和烷氧基化环氧乙烷-环氧丙烷加合物/非离子多元醇混合物（AEPA）（Excalibur, Aqua-Aid Solutions, Inc.）（6.4 L ha^?1）。表面活性剂处理与未处理对照进行比较。施用于5月30日开始，使用月度全量标签率的一半，每14天重新施用一次，最后一次施用在9月21日（共九次施用）。使用加压CO₂（276 kPa）喷雾器进行施用，配备空气诱导喷嘴（TeeJet Technologies），校准后输送量为814 L ha^?1。接受立即PAI的处理在表面活性剂施用后30分钟内进行人工灌溉，使用带有喷雾棒喷嘴并连接GPI电子水流量计（Great Plains Industries, Inc.）的软管，输送0.5厘米的水。整个研究区域（包括接受立即PAI的处理）随后在研究地点的日常维护计划内，通过 overhead 喷灌系统在施用后18小时内接受0.5厘米的灌溉。PAI的灌溉量（0.5厘米）是根据AEPA制造商推荐的灌溉量（≥0.3厘米）和研究区域日常维护通常应用的灌溉量（0.5厘米）选择的。单个小区大小为0.9米 × 1.8米，小区之间有0.3米的边界。五种处理采用随机区组设计，每个处理重复四次。

每周评估视觉草坪质量，采用1-9分制，1=死亡/裸土，9=最佳密度、均匀度和绿度，6=最低可接受的果岭草坪。视觉萎蔫/胁迫按0%-100%线性评分，0=小区无影响，100=整个小区受影响。使用便携式土壤水分计（FieldScout TDR 350, Spectrum Technologies, Inc.）每7-14天测量一次0-8厘米深度的土壤体积含水量，每个小区测量六个代表性位置，并平均为一个小区值。数据收集于2024年5月29日至10月17日期间进行。使用曲线下面积（AUC）评估随时间变化的草坪质量（AUTQC）、胁迫（AUTSC）和体积含水量（AUVWCC）。

使用WDPT测定土壤拒水性。在研究开始前的5月29日和2024年9月13日，从每个小区收集三个代表性土芯（直径2.5厘米，深度6厘米）。土芯在室温（22°C）下风干至少7天。在水平土芯上，沿0-5厘米深度，每1厘米放置六个水滴（每个35 μL）。记录每个水滴渗透土芯的时间，最长180秒。所有数据使用SAS v9.4软件系统（SAS Institute）的PROC GLM进行方差分析。显著的处理平均值通过Fisher保护最小显著差异检验（p < .05）进行分离。

3 结果

所有处理间的视觉草坪质量差异直到8月才观察到，当时由于降雨减少和有意减少补充灌溉导致胁迫增加。从8月30日到10月17日，所有表面活性剂处理均比未处理对照保持更高的视觉质量。表面活性剂处理间的差异在8月30日、9月6日和9月13日观察到（p < .0001）。对于PP，在8月30日和9月6日，PAI比无PAI的施用改善了视觉质量（分别为7.6 vs. 6.9 和 7.8 vs. 6.6）。在9月13日，两种没有立即PAI的表面活性剂的视觉质量均低于接受立即PAI的表面活性剂。此外，所有表面活性剂处理比未处理对照改善了季节性视觉质量（AUTQC）（p < .0001），并且对于PP，PAI比无PAI的施用增加了AUTQC（1061 vs. 1015）。AEPA在有PAI和无PAI情况下的AUTQC没有差异。

视觉草坪草胁迫从8月16日持续到9月27日，未处理对照在9月6日达到峰值胁迫81.7%。与未处理对照相比，所有表面活性剂处理，无论是否立即PAI，在此期间的视觉胁迫都较轻。到10月17日，任何处理的视觉胁迫差异不再明显。未处理对照的季节性胁迫（AUTSC）比任何表面活性剂处理高96%（2181 vs. 94）。

VWC在8月至9月的胁迫期通常反映了处理间视觉质量和胁迫的差异。在此期间，表现出胁迫症状增加的处理中VWC较低。从8月9日到9月5日，VWC大致排序为：未处理对照（约5%–9%）< 无PAI的表面活性剂（约11%–20%）< 有立即PAI的表面活性剂（约16%–22%）。在整个生长季，与未处理对照相比，施用表面活性剂并进行PAI增加了AUVWCC。此外，每种表面活性剂化学物质与无立即灌溉的施用相比，都增加了AUVWCC。

两种表面活性剂在9月13日通过WDPT测量，在0厘米和1厘米深度均显著降低了水分渗透时间，与未处理对照相比。在0厘米深度，有PAI和无PAI的表面活性剂之间的WPDT没有差异，所有表面活性剂处理的WPDT在5到10秒之间，而未处理对照为152秒。在1厘米深度，所有表面活性剂处理也比未处理对照降低了WDPT。在每种表面活性剂化学物质内部，在1厘米深度，施用立即PAI降低了WDPT。对于PP，增加PAI使WDPT从135秒降至90秒；对于AEPA，增加PAI使WDPT从111秒降至44秒。在2至5厘米深度（未列出4-5厘米深度数据），任何处理间的WDPT均无差异（p < 0.05）。

4 讨论与结论

表面活性剂是草坪管理者提高灌溉效率、增强夏季表现和增加土壤含水量（尤其是在环境胁迫时期）的重要工具。然而，关于立即PAI对表面活性剂季节性表现重要性的信息有限。在本田间研究期间，8月和9月有利的天气条件（例如温暖干燥）促进了草坪草胁迫。这在8月18日至9月21日期间尤为明显，当时仅有1.8厘米的降雨，并且补充灌溉频率从每周七次减少到四次，期间有14次补充灌溉事件，总蒸发蒸腾量（ET）为7.0和13.3厘米。根据本研究结果，每14天施用一次的两种表面活性剂，无论PAI策略如何，均改善了视觉质量并减少了夏季胁迫，优于未处理的草坪草。此外，本研究中的表面活性剂在夏末草坪草最大胁迫期间，增加了夏末VWC并降低了土壤剖面0-1厘米表层的WDPT。

尽管表面活性剂处理间的视觉草坪草胁迫没有观察到差异，但在这项为期一年的田间研究中，与单独使用PP相比，立即进行PAI的施用改善了季节性视觉草坪草质量。虽然本研究仅评估了两种表面活性剂化学物质，但截至2019年市场上有大约192种土壤表面活性剂产品，其他表面活性剂化学物质可能表现不同。此外，整个研究区域在18小时内通过 overhead 方式接受了PAI，需注意有些草坪管理者在更长时间内不将其表面活性剂灌溉入土壤。施用表面活性剂与灌溉之间的时间延长可能导致与本研究发现不同的响应。其他因素，如不同的地理位置、植物种类、季节性生长条件、土壤物理化学性质、果岭年龄、管理策略和性能期望，也可能产生不同的结果。有必要进行进一步研究，评估在不同生长环境和多个生长季节下的PAI和表面活性剂施用。

与没有立即PAI的表面活性剂施用相比，立即进行PAI的表面活性剂化学物质增加了VWC并降低了土壤剖面1厘米表层的WDPT。尽管在整个生长季进行了多次施用和PAI，但在土壤剖面2至5厘米深处，土壤疏水性并未受到影响，这可能是由于研究区域根区的高度疏水性所致。先前关于土壤表面活性剂对更深层土壤疏水性变化的报告结果存在矛盾。有研究报告，对表现出严重夏末局部干斑症状的沙基根区进行补救性表面活性剂施用时，WDPT仅在表层1厘米处降低。相比之下，另有研究发现，重复施用表面活性剂后，疏水性降低可达25厘米。尽管关于表面活性剂PAI对WDPT影响的信息有限，先前评估特定农药活性成分与表面活性剂的研究发现，增加了产品在土壤剖面中的移动深度，但有些产品仍然难以移动到土壤剖面10.7厘米以下。可能影响表面活性剂向下移动的因素包括土壤质地、土壤有机质、微生物活动以及冠层密度和高度。这些考虑因素值得进一步评估。

尽管草坪管理者对立即PAI可能导致地表湿润增加、地表硬度降低或干扰高尔夫活动时间存在担忧，但基于本研究结果，缺乏立即PAI可能会降低产品的季节性效能。尽管处理在16周内额外接受了4.5厘米的灌溉，但根据先前的研究，这种额外的灌溉不太可能导致本研究中观察到的差异。在2021年，有研究观察到在各种基于ET的灌溉程序和表面活性剂施用下，狗牙根质量提高和土壤水分变异性降低。未来有必要关注表面活性剂以及整个生长季减少补充灌溉需求和地表硬度的研究。总之，在这项为期一年的田间研究中，两种土壤表面活性剂由于减少了视觉草坪草胁迫和更稳定的季节性VWC，尤其是在草坪草胁迫时期，从而改善了视觉质量。此外，基于本研究结果，立即PAI提高了表面活性剂的效能，尤其是在土壤剖面1厘米表层的VWC和WDPT方面。