混播草坪上足球运动践踏模拟效果的研究

在分析足球场草坪的运动受力和前人运动践踏模拟方法的基础上，推出了用截面为椭圆形滚子安装足球鞋钉进行运动践踏模拟的方法。椭圆长轴为４０ｃｍ，短轴为２０ｃｍ，滚子宽７０ｃｍ，加水后重７０ｋｇ。由于惯性作用和表面曲率的不同，较同样直径和重量的圆滚子产生更大的砸实及水平削切力。试验在高羊茅与结缕草混播的草坪上实施６．５ｃｍ、５．０ｃｍ及３．５ｃｍ刈割水平和１０、５、０趟／周的践踏处理。结果表明，用土壤贯入仪读数和孔隙度表现的重践踏区的土壤紧实度接近使用率很高的工人体育场结缕草草坪。在刈割高度为３．５ｃｍ时，重践踏区的草坪摩擦系数和扭切系数分别为１．３８和１．２２，略低于工人体育场结缕草草坪１．７３和１．３１之值。混播草坪的参数更适合于足球运动。

模拟条件下藏羊、牦牛践踏和降水对东祁连山高寒草甸地上植被生长的影响

在东祁连山甘肃省天祝县高寒草甸采用模拟藏绵羊、牦牛践踏及降水试验,分析草甸地上植被群落高度、生殖枝数量以及生物量变化,研究家畜践踏和降水对高寒草甸的影响。结果表明:两年试验处理下草甸群落高度、总生殖枝密度及地上生物量均随模拟降水量的减少、践踏强度的增加呈下降趋势,生殖枝死亡数呈上升趋势。同一水分处理下,践踏末期的群落高度、总生殖枝密度及地上生物量均显著低于未践踏处理(P<0.05),生殖枝死亡数显著高于对照(P<0.05)。相同践踏强度下,丰水处理草地地上生物量均显著高于缺水处理(P<0.05)。缺水处理(40 mm/月)下,较对照第1年藏羊和牦牛重度践踏区地上生物量分别下降49.88%、75.54%,次年分别下降55.46%、77.13%。相同践踏强度下,两年藏羊践踏处理的群落高度、总生殖枝密度及地上生物量均高于牦牛践踏,生殖枝死亡数低于牦牛践踏。研究认为,家畜践踏抑制了高寒草甸植物的生长,且抑制程度牦牛大于藏羊;充足的水分可显著缓解践踏对高寒草甸植被生长的抑制作用。

模拟践踏和降水对高寒草甸阴山扁蓿豆根系特征的影响

放牧家畜主要通过践踏、采食和排泄物三方面影响草地稳定性、恢复力和生产力。研究践踏与降水对高寒草甸植物根系特征的影响,有助于全面理解放牧对草地的影响,进而为草地放牧管理提供依据。以天祝高寒草甸分布的阴山扁蓿豆为研究材料进行了为期2年的野外试验,研究了模拟牦牛和藏羊践踏及模拟降水量对阴山扁蓿豆根系特征的影响。结果表明,同一放牧强度下,牦牛践踏对阴山扁蓿豆根系生长的不利影响大于藏羊践踏。随着模拟牦牛和藏羊践踏强度的增加、降水量的降低,阴山扁蓿豆根表面积、根体积和根系生物量在各土层(0~10cm,10~20cm,20~30cm)均呈下降趋势。少雨和牦牛重度践踏抑制了阴山扁蓿豆0~20cm土层的根系生长;平水和丰水处理下阴山扁蓿豆根体积和根系生物量在各处理间均无显著差异,家畜践踏对深层根系(20~30cm)的影响较小。总体来看,降水减少会极显著地影响各土层根表面积、根体积和根系生物量,水分对阴山扁蓿豆根系的影响大于家畜践踏。

放牧家畜模拟践踏器研究

放牧家畜践踏在草地退化和健康维护中起主导作用而具有重要的研究意义。结合放牧家畜放牧行为和踏压作用力分析,采用气泵与践踏器直接连接的设计,研制了"手持式气动放牧家畜模拟践踏器"。"手持式气动放牧家畜模拟践踏器"是一种精确模拟放牧家畜的践踏作业的手提便携式专业工具。通过压缩气体进入汽缸,推动活塞上下运动,模拟放牧家畜的践踏作用,模具平台前装有活动关节可同时模拟放牧家畜践踏的"摩擦削切作用",由于汽缸工作压力大小可调节,践踏次数可计数,从而实现对牛、马、羊等放牧家畜的践踏可调节、可计量的目的。该机设计结构紧凑、体积小、重量轻、机动性强、手提便携、性价比高,特别适用于小尺度研究各种放牧家畜践踏对任意类型草地的作用。

阴山扁蓿豆光合特性对模拟牦牛、藏羊践踏和降水的短期响应

为明晰牦牛和藏羊践踏对阴山扁蓿豆光合特性的分异影响,在天祝高寒草地采用模拟降水和践踏双因子控制试验,研究了阴山扁蓿豆单叶面积、叶绿素含量、叶片气体交换参数变化对短期模拟牦牛、藏羊践踏和降水的响应。结果表明,随着模拟牦牛和藏羊践踏强度的增加、模拟降水量的降低,阴山扁蓿豆单叶面积、叶绿素含量、蒸腾速率(T_r)、叶片气孔导度(G_s)和净光合速率(P_n)均呈下降趋势,胞间CO_2浓度(C_i)呈上升趋势。相同降水量下,藏羊和牦牛轻度践踏强度下阴山扁蓿豆蒸腾速率、叶片气孔导度和净光合速率均高于对照,胞间CO_2浓度低于对照。与对照相比,牦牛重度践踏处理下阴山扁蓿豆单叶面积、叶绿素含量、蒸腾速率、叶片气孔导度和净光合速率的降幅和胞间CO_2浓度的升幅均大于藏羊重度践踏处理。单一的模拟降水或模拟践踏极显著地影响了各测定指标,且两者共同作用对阴山扁蓿豆单叶面积、蒸腾速率、叶片气孔导度、净光合速率和践踏末期叶绿素含量的影响达极显著水平。综合可得,牦牛和藏羊轻度践踏可促进阴山扁蓿豆光合作用,重度践踏严重抑制了阴山扁蓿豆光合作用,且牦牛践踏对阴山扁蓿豆光合能力的抑制作用大于藏羊践踏。

模拟践踏和降水对高寒草甸土壤养分和酶活性的影响

为明晰牦牛和藏羊践踏对高寒草甸的分异影响,通过2年模拟践踏和降水双因子控制试验,研究了践踏和降水对高寒草甸土壤养分和酶活性的影响。研究结果表明,践踏处理提高了0—20 cm土层土壤速效氮和速效钾含量,降低了0—20 cm全磷、脲酶和0—10 cm速效磷、碱性磷酸酶和有机质含量,且适度践踏促进了全氮的矿化。随降水强度的增加,0—30 cm土层土壤全氮和0—20 cm全磷和脲酶活性呈单峰曲线的变化态势,在平水下达到峰值;降水显著降低了0—30 cm土层土壤速效氮、磷、钾和0—10 cm土层土壤全钾含量,对土壤有机质含量无显著影响(P>0.05)。同一放牧强度下,藏羊践踏区的土壤养分和酶活性优于牦牛践踏区,但差异不显著(P>0.05)。综合可得,家畜的践踏作用促进了土壤氮和钾的矿化,抑制了磷的累积且加速了表层土壤有机质的耗竭,降低了土壤脲酶和碱性磷酸酶活性;适度降水提高了土壤全氮、全磷含量及酶活性,降水过多则相反。适度的家畜践踏与降水相耦合下草地土壤的养分循环和酶活性要优于重度践踏和不践踏小区。在对草地的适度放牧利用前提下,应注重土壤含水量和放牧畜种对草地的影响。草地干旱或土壤含水量过高时,应适当减少放牧畜种中牦牛比例增加藏羊比例,以期使草地得到健康可持续发展。

模拟践踏和降水对高寒草甸土壤物理特性和微生物数量的影响

为探讨牦牛和藏羊践踏对高寒草甸的影响分异,于甘肃天祝高寒草甸布设试验,研究了模拟践踏和降水对高寒草甸土壤物理特性和微生物数量的影响。研究结果表明,随着践踏强度和降水量的增大,0~10cm土层土壤的紧实度和容重也随之增大,而土壤饱和导水率呈递减趋势。0~10cm土层土壤呼吸速率随践踏强度的增大而降低,牦牛和藏羊重度践踏下的土壤呼吸速率较对照分别降低了37%和45%,而土壤呼吸速率随降水量的增加而显著增大(P<0.05)。随着践踏强度的增大,土壤表层的细菌菌落数呈现先增多后减少的趋势,而土壤中真菌和放线菌的菌落数均逐渐减少;三大类土壤微生物随降水量的增大均呈递增趋势;且随着土层的加深各微生物数量均呈递减趋势。10cm以下土层土壤的物理性质受家畜践踏的影响不显著(P>0.05)。同一降水量下牦牛践踏对土壤的压实效应高于藏羊;藏羊践踏后土壤容重和紧实度较对照分别增加了20%和39%以上,牦牛践踏后的土壤容重和紧实度较对照增幅达23%和44%以上;且牦牛践踏下的土壤呼吸速率、饱和导水率、三大类微生物数量均小于同践踏强度下的藏羊处理。总体而言,随着家畜践踏强度和土壤含水量的增大,土壤物理性质和微生物数量受其影响越大;家畜的践踏对土壤物理特性的影响主要作用于0~10cm土层,且牦牛对土壤的压实效应和对微生物分布的抑制作用均大于藏羊。

高寒草甸土壤物理特性和微生物数量对模拟践踏的响应

为探明高寒草甸土壤对家畜践踏的响应机制,于甘肃天祝进行了牦牛和藏羊的模拟践踏试验,研究了不同强度模拟践踏对土壤物理特性及微生物数量的影响。结果表明,0～10cm土层的土壤紧实度和容重,随着践踏强度的增加均呈递增趋势;而呼吸速率和饱和导水率呈递减趋势。0～10cm土层的3大微生物数量随践踏强度的增大而减小。同一践踏强度下,牦牛践踏后0～10cm土层的土壤紧实度和容重均大于藏羊践踏处理;而饱和导水率、呼吸速率和微生物数量均小于藏羊践踏处理。综合分析认为,家畜的践踏强度越大,土壤的压实效应越显著;一个生长季的模拟践踏主要影响0～10cm土层土壤的物理性质;且牦牛对土壤的压实效应和对微生物分布的抑制作用均大于藏羊。

模拟牦牛和藏羊践踏与降水对矮生嵩草根系营养物质含量的影响

在高山草甸进行模拟牦牛和藏羊践踏与降水双因子调控试验,探究矮生嵩草根系营养物质含量对模拟牦牛和藏羊践踏强度与降水的响应。结果发现,随着模拟践踏强度(牦牛和藏羊)的增加,矮生嵩草根系还原糖、可溶性蛋白、可溶性糖、淀粉及粗蛋白质含量均呈先升后降趋势。在相同践踏强度下,随着模拟降水量的下降,矮生嵩草根系可溶性糖、可溶性蛋白、还原糖、淀粉和粗蛋白质含量均呈下降趋势。3个水分处理下,牦牛和藏羊中度践踏下矮生嵩草根系物质含量(可溶性糖、可溶性蛋白、还原糖、淀粉和粗蛋白质)均显著高于对照(P<0.05)。丰水处理下,牦牛和藏羊践踏下矮生嵩草根系营养物质含量均显著高于同等践踏强度下少雨处理(P<0.05)。丰水和缺水处理下,牦牛中度践踏下矮生嵩草根系可溶性糖和可溶性蛋白含量显著高于藏羊中度践踏处理。少雨、平水和丰水处理下,藏羊重度践踏处理下根系还原糖、淀粉和粗蛋白质含量均显著高于牦牛重度践踏处理(P<0.05)。模拟践踏和降水共同作用对矮生嵩草根系可溶性糖、可溶性蛋白、还原糖、淀粉和粗蛋白质的影响均达极显著水平。综合可得,适度的牦牛和藏羊践踏有利于根系营养物质的积累,少雨和重度践踏会抑制根系营养物质的积累。

模拟牦牛和藏羊践踏对垂穗披碱草凋落物损失率和化学计量特征的影响

为深入了解自然降雨条件下牦牛和藏羊践踏强度对青藏高原高寒草甸凋落物分解的分异影响,在天祝高寒草甸进行模拟牦牛和藏羊践踏调控试验,采用凋落物网袋法研究了牦牛和藏羊践踏强度对垂穗披碱草(Elymus nutans)凋落物损失率和化学计量特征(N、P、K和C含量)的影响。结果表明:存放1、2、3、13、14和15个月的凋落物损失率在各践踏处理下均呈增加趋势。同等牦牛和藏羊强度下,已存放1~15个月的垂穗披碱草凋落物损失率,凋落物N,P和K含量在牦牛践踏处理下均大于藏羊处理。垂穗披碱草凋落物损失率,N和P含量在藏羊轻度践踏处理下显著低于重度践踏,C和K含量在藏羊轻度践踏处理显著高于重度践踏(P<0.05)。且在2015年度已存放1,2和3个月与在2016年度已存放13,14和15个月的凋落物C和K含量均表现为释放模式,而凋落物N和P表现为富集模式。综合分析,牦牛和藏羊的践踏促进了凋落物的分解,牦牛践踏下垂穗披碱草凋落物的分解快于藏羊处理。

新型草坪模拟践踏器的研制及暖季型草坪草耐践踏性评价

根据足球运动员不同运动状态对草坪造成的践踏强度不同,研制出一种新型草坪模拟践踏器。选择狗牙根属、雀稗属、结缕草属和蜈蚣草属共20份草坪草材料为研究对象,使用自主研发的新型草坪模拟践踏器进行耐践踏性初步评价。践踏处理后,通过观测草坪表观质量和生物量发现,结缕草属和蜈蚣草属草坪在盖度、颜色和地上生物量方面相对优于狗牙根属和雀稗属草坪。Tifgreen、SeaIsle、兰引Ⅲ号结缕草和华南假俭草优于同属其他品种,耐践踏性较好。普通狗牙根、Salam、青岛结缕草和三水假俭草在同属中耐践踏表现最差。上述8个品种中,仅有兰引Ⅲ号结缕草和青岛结缕草纤维素含量差异显著(P<0.05),而木质素含量测定结果表明各属材料间差异不显著(P>0.05)。兰引Ⅲ号结缕草和华南假俭草细胞排列最为紧密,角质层厚度大且连续,泡状细胞数量多,木质化程度高,耐践踏性最强。普通狗牙根和Salam角质层薄或无角质层,维管束木质化程度较低,泡状细胞数量少,不耐践踏。主成分分析表明,草坪盖度、颜色和地下生物量可作为草种耐践踏性评价的重要指标。该研究为暖季型草坪草种的开发利用提供参考依据。

不同坪床配比对‘阳江’狗牙根草坪耐践踏性的影响

采用大田实验,研究了连续两年模拟践踏处理对不同坪床配比[河沙(S)∶黄沙(C)=0∶100、20∶80、40∶60、60∶40、80∶20、100∶0(对照)]的国审品种‘阳江’狗牙根运动场草坪坪床物理性质、根系形态、根系空间分布、草坪生长和坪用质量的影响。结果表明,践踏处理增加了土壤容重、土壤紧实度和土壤剪切力,降低了土壤总孔隙度;坪床物理性质的变化虽然降低了‘阳江’狗牙根草坪地下部生长,但是改变了根系形态,促进了根系向深层扩展;根系形态和分布的变化影响了草坪地上部生长和坪用质量,草屑、残茬干重和坪用质量降低而地上部密度增加。与传统的纯河沙坪床比较,混入一定比例的黄沙,降低了土壤紧实度,促进了根系生长和向根系层深处的扩展,提高了草坪地上部密度和残茬干重,增加了草皮的耐磨损性,全面提高了运动草坪的耐践踏性。其中,践踏处理对坪床配比河沙60%黄沙40%的坪床物理性质、根系形态和分布、地上部生长和坪用质量的影响最小。因此,河沙60%黄沙40%为‘阳江’狗牙根最佳坪床配比。

两种暖季型草坪草优良品种耐践踏性评价

采用模拟践踏处理的方法对8个狗牙根(Cynodon)品种和4个结缕草(Zoysia)品种的耐践踏性进行初步评价。结果表明,践踏处理对各参试品种的坪用价值指标造成了显著影响(P<0.05),践踏处理之后各材料叶片变窄变薄,密度、盖度、均一性下降,叶色变浅,反弹率升高,践踏处理1~2个月对参试材料直立生长影响较小,而处理3个月后草层高度显著下降。不同材料的耐践踏性存在较大差异,在短期践踏条件下,8个狗牙根品种中阳江狗牙根和C29100M1的坪用价值显著优于其他材料,而在长期践踏处理下,苏植2号杂交狗牙根坪用价值最高。4个结缕草品种中,苏植1号杂交结缕草作为运动草坪的综合坪用质量最高。该研究为这些新品种进一步的开发利用提供参考依据。