真空装置给果岭排水的有效性研究

　　环境的好坏往往会影响草坪的生长质量，尤其是在高温高湿度的环境条件。这时通过果岭区的真空装置进行排水，可以有效的降低草坪的湿度，从而使草坪保持在优秀的生长环境中。本文将通过一系列实验观察，证明真空装置的有效性。

　　美国的东南度区域由于地理气候的原因，常年处于高温高湿环境，匍匐翦股颖果岭夏季往往长势衰弱。通常认为是由于土壤通气性差、高温胁迫、缺失水分以及疾病等原因造成。

　　为了在夏季高温环境下保持草坪的正常生长，草坪管理者会购买安装真空装置，并将其连接在果岭的地下排水系统上，通过这个装置可以把草坪根部区域的水分与气体排出，同时在从果岭的表层吸入大气中的空气。如果不安装这种真空装置，也可通过排水装置将空气主动注入根部区域的土壤中，但是这样会对根部区域的温度产生影响。

　　据其它研究表明，使用安装了真空装置的排水系统，可以顺利把多余的水分从果岭根部区域排除，但这种方法可能会对其它影响翦股颖夏季长势变弱的因素，如土壤温度和地表下二氧化碳浓度等没有显著影响。

　　1、材料和方法

　　许多果岭是依据USGA的建议，采用沙子和砾石层积的方式建成。其设计意图是使渗漏的水能流进砾石层上方的沙子层中，这样可以使水和溶解的营养物质保留在草坪根部能达到的区域，同时可为排除多余水分做准备。

　　研究时间为1998年和1999年5月到9月，地点位于北Carolina州立大学的草坪实验室，12个沙地实验果岭，面积为3×18m，建植于1997年夏。果岭生根层基质由当地产的中等大小的石英砂构成。1997年秋在其上每播种L-93匍匐翦股颖7.3g/m2。建成之后，草坪保持在0.4cm高度，在必要时施用化肥和杀虫剂，灌溉约0.6cm的水，以加强生长和减少胁迫。

　　另外还研究了三种排水处理方式：无辅助设施的重力排水(对照);多余水分经真空装置排除;真空排除之后再注入空气。真空装置排除用16马力的离心式真空鼓风机，每隔5～8天，在清晨对每个果岭进行20分钟的排水，而后紧接着注入空气5分钟。

　　对土壤含水量测定了三种深度(地表下0～15cm，15～21cm，21～27cm)。整个研究过程中，每周测一次土壤中的氧气和二氧化碳，所用仪器是便携式红外线分析仪。土壤温度由探针监测，将探针置于根区以下20cm。

　　研究者们每周进行草坪质量评估，分0～9个等级。0表示死亡变褐的草坪，9则表示最佳草坪。每年5月和9月份测定1次根的质量。以主根为中心，5cm为半径，挖30cm深，取出草根，清洗、烘干并称重。在研究第一年里，几个代表性果岭的真空排水和注入空气都是在相同条件下进行的，以便于测定是否近排水管区的影响比其他地方的要大。分析表明，从任何绘制的曲线图斜率上都没有明显的偏离下水道。真空排水果岭一致性达83%，注水空气果岭一致性为76%。

　　研究人员还发现，距地表10～20cm内能检测到很少或几乎检测不到真空状态，直到砾石层后才能测到。这表明砾石层分界面增加了湿度的区域起到了密封垫的作用，限制了真空装置对近根区表面的影响，也表明在根部区域的水分需要相互流通，以利于能从近表面的地方排出。

　　另外，真空装置一致性的特点是很重要的。因为，这证明了磨擦损失的重要性以及当真空装置吸力遍及到如整个果岭的根部区域那样很大的表面积时，机械排水装置或许可能降低效率。

　　2、根区影响

　　用机械引导的排水处理对根区水分含量具有显著影响。仅进行排水处理的地块以及那些又紧接着注入空气的地块，在任何深度其含水量均显著低于只靠重力排水的地块。

　　尽管用机械引导排水会显著降低根区的含水量，但根据取样深度其变化量总体上只有1～5%，在这块特定大小的砂地上，此数据可能没有实际意义。在最底层差异最大，含水量降低了近5%。

　　砂地上靠重力排水的地区，其底层也可容纳20%或更少的水分，很显然，这些根部区域的底层部分可很好地通气，为根的生长提供有利环境。

　　另外，不论在哪年，一般情况下空气的注入对氧气和二氧化碳含量没有影响。然而1999年发现，机械排水系统将地表面下二氧化碳量几乎降到大气中的水平(土壤中二氧化碳的自然含量一般比大气中要高得多)。尽管这些影响至少在统计学上是显著的，但在重力排水的地块中二氧化碳含量也非常低(少于0.3%)，并且这种水平恰好位于据报道的使草受到损害的水平之下。由于这些新建的高度渗透性的根部区域具有很好的扩散性，因此通气是充足的。

　　水的排除对根区温度没有显著的影响，即便排水后紧接着再灌入空气。这可能是由于灌入空气的处理时间较短的缘故。此结果与南Carolina那些研究砂地果岭的研究者们所取得的结果一致。其他研究者们则报道，当他们灌入长达数小时而并非几分钟时的空气时，根区仅有较小的降温，同时，二氧化碳含量也很低(少于0.5%)，这可能和果岭建成的时间相对较短(不到2年)有关。

　　3、草坪的影响

　　不论哪一年排水处理对草坪品质或根的重量都没有显著影响，然而这两年根的重量有一个显著的季节性反应。每年根的重量从5～9月都有显著的下降，下降率分别为第一年31%，第二年41%。尽管有一系列因素可以说明机械排水对草坪的影响，但最基本的原因是新建果岭仍保留有很好的通气和排水性能。由于这些果岭的空气和水分充足，所以对翦股颖根系衰弱较合理的解释为：持续暴露在土壤的高温下，对翦股颖的根系生长极其不利。

　　4、结论

　　尽管用机械引导排水一般不会影响这块特定大小的砂地或特定年龄的根部区域，对草坪管理者来说，此项技术作为解决成熟果岭通气透水的辅助工具仍具有其优点。进一步研究将放在遮荫环境下根区有较差的物理特性的果岭，过湿或原土果岭以及其他具有能保持更高更有效真空压力的机械装置等方面。