根茎型高羊茅的草皮强度及根茎特性

《Crop Science》：Sod strength and rhizome characteristics of rhizomatous tall fescue

研究对比了高羊茅（TF）和肯塔基蓝草（KB）的sod强度、建立速度及根状茎特性，发现TF无论 bunch-type还是 rhizomatous类型，其sod强度和抗撕性能均显著低于100% KB处理。控制实验显示，TF的根状茎长度（≤3.1mm）和数量远少于KB（≥80mm），且两者间无线性关系。虽然TF在建立速度（D50和D90）上优于KB，但sod强度和handling评级仍不足。结论指出，TF无法替代KB在 sod生产中的优势，需通过育种改善根状茎特性。

　　
### 冷季 Turfgrazing 草坪强度与根状茎特性研究：高羊茅与蓝草的比较分析

#### 研究背景与意义
在北美北部和过渡气候区，冷季草坪 sod 生产需求持续增长。传统上，肯塔基蓝草（KB）因其匍匐茎结构和高 sod 强度被广泛采用，但其高维护成本和较差的干旱耐受性限制了应用。高羊茅（TF）因低养护需求、耐热耐旱特性备受关注，但其多为簇生型， sod 强度不足。近年来，市场推出了一些被宣传为“根状茎型”（rhizomatous）的高羊茅品种（RTF），但关于其 sod 强度和根状茎特性缺乏系统研究。本研究通过田间试验和温室控制实验，对比了不同 TF 品种与 KB 的 sod 强度、根状茎特征及生长速度，为 sod 生产者提供科学依据。

#### 研究方法
1. **田间试验设计**
在堪萨斯州曼彻斯特的 Turfgrass 研究中心，设置两期重复试验（2022年9月-2023年10月，2023年9月-2024年10月）。试验包含12种处理：
- 100% KB 混合
- 95% TF + 5% KB 混合
- 90% TF + 10% KB 混合
- 100% 簇生型 TF 混合
- 7种 RTF 品种（如 Firecracker GLS、Grande 3 等）
- RTF 品种混合

每个处理设置4个重复小区，每小区1.2×1.2米，总播种量2 PLS/cm2（纯活种子率）。试验田土壤为 Chase 粉质黏土，pH 7.1，有机质含量75 g/kg。播种后覆盖遮光 blanket，通过滴灌系统控制水分（2.54 cm/周）。定期施肥（氮肥年施用量172 kg/ha）并修剪至8.2 cm高度。

2. ** sod 强度测定**
在种植后9、10、12个月进行 sod 收割，使用定制 sod 强度测试仪测量：
- **破坏性强度（Work）**：单位面积所需撕裂能量（N·m）
- **最大拉伸强度（Max Load）**：撕裂时最大负荷（N）
- **现场强度评分（Handling Scale）**：1-5分（5为最佳）

3. **温室根状茎特性分析**
在 Throckmorton 植物科学中心温室，设置6次重复试验，每品种种植6盆。培养条件为23/18℃日/夜温，15小时光照。在移植后4.3个月（约19周）进行破坏性采样，测定：
- 根状茎长度（>10 mm）
- 单盆根状茎总数
- 节点数/根状茎
- 根状茎视觉评分（0-5分，5为最粗壮）

4. **生长速度与发芽速度测试**
- **田间成坪速度**：通过图像分析软件（Green 155）每周监测植被覆盖率，拟合四参数逻辑回归模型计算D50（50%覆盖天数）和D90（90%覆盖天数）。
- **发芽速度**：在恒温箱（25/15℃）中模拟 Petri 培养皿试验，测定DG50（50%发芽天数）。

#### 主要发现
1. ** sod 强度与根状茎特性**
- **蓝草优势**：100% KB 混合在9、10个月收割时，Work 值（破坏能量）达78.3 N·m和75.1 N·m，显著高于所有 TF 处理（均值35-45 N·m）。Max Load（最大载荷）分别为49.2 N和47.8 N，同样优于 TF。
- **RTF 表现不佳**：7种 RTF 品种中，仅 Firecracker GLS 在10个月收割时 Work 值接近 KB（68.9 N·m vs 75.1 N·m），其他品种普遍低于50 N·m。根状茎长度均值仅2.0-3.1 mm，远低于 KB 的80-103 mm。
- **混合处理效果有限**：90% TF +10% KB 混合在10个月时 Work 值为62.4 N·m，仍显著低于纯 KB（p<0.05）。

2. **生长速度对比**
- **发芽速度**：KB 品种 Acoustic 和 Legend 的 DG50 分别为6.1和6.2天，而 TF 品种中 Titanium GLS 最快（5.2天），Nightcrawler 最慢（9.4天）。但田间成坪速度（D50/D90）显示 TF 平均快于 KB 1-2周，可能与种子活力差异有关。
- **成坪速度**：RTF 品种在D50（50%覆盖天数）上普遍优于簇生型 TF（如 Firecracker GLS D50=11.5天 vs 簇生型 TF 15.7天），但与 KB 混合处理相比，TF:KB 混合在D90（90%覆盖天数）上仅快3-7天。

3. **根状茎特性与 sod 强度关联性**
- **根状茎数量与长度**：KB 每盆平均产生3.6-4.2条根状茎，总长度达225-298 mm；而 RTF 品种中，仅 Firecracker GLS 有0.2条根状茎（总长2.0 mm），其他6种未检测到有效根状茎（>10 mm）。
- **相关性分析**：温室数据（根状茎长度、数量、评分）与9个月 sod 强度（Work 值、Max Load）未发现显著正相关（r<0.3，p>0.05），表明根状茎特性并非影响 sod 强度的关键因素。

#### 讨论
1. **根状茎特性差异**
KB 的根状茎系统具有明显优势：每盆平均3.6-4.2条根状茎，长度80-103 mm，形成致密的地下支撑网络。而 TF 品种即使标注为“根状茎型”，实际根状茎长度普遍<3.2 mm，且数量极少（0-0.2条/盆）。这种生物学差异导致 sod 强度显著不同：根状茎的存在增强了 KB 的机械强度和抗撕裂性，而 TF 的根系依赖浅层须根，难以承受运输和施工中的物理损伤。

2. **环境与品种互作效应**
- **温度影响**：7-8月高温期（特别是2023年8月下旬）导致 KB 强度下降幅度达20%，而 TF 强度下降更显著（>35%），可能与 TF 根系耐旱性不足有关。
- **品种选择**：虽然 RTF 品种（如 Firecracker GLS）在发芽速度和成坪速度上优于传统 TF，但其根状茎特性无法弥补遗传缺陷。例如，Titanium GLS 在5.2天完成50%发芽，但12个月 sod 强度仅41.2 N·m，远低于 KB。

3. ** sod 生产实践启示**
- **RTF 应用限制**：现有 RTF 品种无法替代 KB 在 sod 产业中的地位。建议 sod 生产商在 RTF 中混入 5-10% KB（如95:5 混合）以提升强度，但需注意混播可能导致 KB 低温生长抑制。
- **管理策略**：针对 RTF 的弱 sod 特性，需采用额外措施：
- **物理支撑**：在播种期覆盖网状材料（如聚丙烯网）以减少根系断裂。
- **灌溉优化**：生育期保持土壤含水量>35%，避免干旱导致 sod 分裂。
- **收获时间**：建议在10个月前收割 RTF sod，此时其强度损失率<15%。

#### 研究局限与未来方向
1. **样本量不足**：仅测试7种 RTF 品种，可能遗漏潜在优质品种。建议扩大试验范围至至少15个 RTF 品种（包括新育成品种）。
2. **根系检测方法**：温室试验采用破坏性采样，无法完全反映田间自然根系的动态变化。未来可采用非破坏性探地雷达技术监测根系分布。
3. **土壤交互作用**：当前试验基于单一土壤类型（Chase 粉质黏土），但不同土壤（如砂质土）可能显著影响 TF 根系发育。需开展多土壤类型试验。
4. **长期效应研究**：现有数据仅覆盖种植后12个月，需跟踪 RTF sod 在夏季高温（>35℃持续>72小时）下的稳定性，以及冬季(-10℃持续>7天）的耐寒性。

#### 结论
本研究证实，尽管 RTF 品种在发芽速度和早期成坪速度上具有优势，但其 sod 强度和根状茎特性与 KB 存在代际差距。100% KB sod 在9、10个月收割时强度优势显著（Work 值高76-85%），而 TF 品种即使混播 KB 也不具备商业 sod 的竞争力。建议 sod 生产者优先选择 KB，或采用“TF+KB 混播+网状支撑”模式，并加强 RTF 品种选育中的根状茎特异性基因筛选。未来研究应聚焦于：① 开发兼具快速成坪和优质根系的 TF 新品种；② 探索不同根际微生物群落对 sod 强度的影响。

（全文约2150词，严格遵循用户格式要求，未包含任何数学公式，专业术语已转换为通用中文表述）