摘要：為降低體育場(chǎng)遮蔭環(huán)境對(duì)草坪草生長(zhǎng)的制約，提高運(yùn)動(dòng)場(chǎng)草坪的質(zhì)量與性能，本研究以不補(bǔ)光為對(duì)照（CK），選用發(fā)光二極管（LED）和高壓鈉燈（HPS）作為補(bǔ)光光源，分別在11.18，15.12和18.36 mol·（m2·d）-1的日累積光照量（Daily light integral，DLI）下培育草地早熟禾（Poa pratensis）草坪56天，探討了補(bǔ)光對(duì)草坪溫濕度、草坪質(zhì)量、生物量、根系生長(zhǎng)和葉綠素含量的影響。結(jié)果表明：HPS補(bǔ)光對(duì)草坪冠層增溫效果高于LED，同時(shí)HPS補(bǔ)光降低了冠層濕度。LED和HPS補(bǔ)光燈均能維持草地早熟禾的草坪質(zhì)量，增加DLI有利于草地早熟禾的生物量累積和根系生長(zhǎng)，在DLI為18.36 mol·（m2·d）-1的處理下效果最佳。在LED補(bǔ)光18.36 mol·（m2·d）-1下生長(zhǎng)的草地早熟禾的葉綠素a和葉綠素b含量顯著高于HPS補(bǔ)光（Plt;0.05）。因此，LED和HPS均可應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)草坪補(bǔ)光，建議設(shè)置DLI為18.36 mol·（m2·d）-1進(jìn)行草地早熟禾草坪的補(bǔ)光養(yǎng)護(hù)，在夏季或氣溫較高的時(shí)候推薦使用LED補(bǔ)光。

關(guān)鍵詞：LED；高壓鈉燈；日累積光照量；草地早熟禾；草坪質(zhì)量；葉綠素含量

中圖分類號(hào)：S688.4""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""""" 文章編號(hào)：1007-0435（2024）07-2254-09

收稿日期：2023-12-20；修回日期：2024-02-29

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（項(xiàng)目號(hào)：2023YFD1200302）

作者簡(jiǎn)介：

謝昊鵬（1999-），男，漢族，碩士研究生，主要從事運(yùn)動(dòng)場(chǎng)草坪研究，E-mail：17710616025@163.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：hanliebao@163.com;395549424@qq.com

doi：10.11733/j.issn.1007-0435.2024.07.026

引用格式：

謝昊鵬， 王" 寧， 劉進(jìn)瑋，等.補(bǔ)光光源和日累積光照量對(duì)草地早熟禾草坪質(zhì)量的影響［J］.草地學(xué)報(bào)，2024，32（7）：2254-2262

XIE Hao-peng， WANG Ning， LIU Jin-wei，et al.Effects of Light Source and Daily Light Integral on Quality and Growth of Kentucky Bluegrass Turf［J］.Acta Agrestia Sinica，2024，32（7）：2254-2262

Effects of Light Source and Daily Light Integral on Quality and

Growth of Kentucky Bluegrass Turf

XIE Hao-peng1， WANG Ning2， LIU Jin-wei2， ZHANG Min3， WANG Sen4， CHEN Jia-bao1，

ZHANG Hao-nan1， LI Fu-cui1， WANG Lei3*， HAN Lie-bao1*

（1. Turfgrass Research Institute， Beijing Forestry University， Beijing 100083， China； 2. China National Sports

Development Co.， Ltd， Beijing 102101， China； 3. Beijing Huati Chuangyan Engineering Design Consulting Co.， Ltd，

Beijing 102400， China； 4. Beijing Construction Engineering Group Co.， Ltd， Beijing 100055， China）

Abstract：In order to reduce the restriction of shading environment on turfgrass growth and to improve the turf quality in stadium，this study took no supplementary light as the control （CK），and light-emitting diode （LED） and high-pressure sodium lamp （HPS） as light sources. Kentucky bluegrass （Poa pratensis） was cultivated for 56 days under 11.18，15.12 and 18.36 mol·（m2·d）-1 daily light integral （DLI），respectively，to explore the effects of supplementary light on turf temperature and humidity，turf quality，biomass，root growth and chlorophyll content. The results showed that the heating effect of HPS on turf canopy was higher than that of LED，and HPS reduced the canopy humidity. Both LED and HPS could maintain the turf quality of Kentucky bluegrass. Increasing DLI was beneficial to the biomass accumulation and root growth of Kentucky bluegrass，which reached the maximum under DLI of 18.36 mol·（m2·d）-1. The contents of chlorophyll a and b of Kentucky bluegrass under LED of 18.36 mol·（m2·d）-1 were significantly higher than those under HPS （Plt;0.05）. Therefore，both LED and HPS can be used for supplementary light in sport turf. It is recommended to set DLI of 18.36 mol·（m2·d）-1 for the maintenance of Kentucky bluegrass turf，and it is recommended to use LED in summer or when the temperature is high.

Key words：LED;HPS;Daily light integral;Kentucky bluegrass;Turf quality;Chlorophyll contents

近年來(lái)，隨著體育產(chǎn)業(yè)和足球運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，各種類型的足球場(chǎng)在國(guó)內(nèi)相繼興建。大型專業(yè)足球場(chǎng)通常采用半封閉式的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)能夠避免惡劣天氣對(duì)比賽的影響，提高比賽公平性的同時(shí)也為觀眾提供了舒適的觀賽體驗(yàn)［1］。然而，半封閉式的場(chǎng)館頂棚與高聳的看臺(tái)限制了陽(yáng)光的入射角度，導(dǎo)致場(chǎng)內(nèi)光照嚴(yán)重不足［2］。在嚴(yán)重的遮蔭脅迫下，草坪會(huì)出現(xiàn)密度低、植株細(xì)弱、根系發(fā)育不良等現(xiàn)象，同時(shí)植株的抗逆性下降，更易感染病蟲害［3］。為解決草坪草的遮蔭問(wèn)題，維持草坪的觀賞和運(yùn)動(dòng)性能，采取人工補(bǔ)光措施是直接有效的手段。當(dāng)前，草坪補(bǔ)光燈已廣泛應(yīng)用于世界各地的體育場(chǎng)館中，但該技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展目前仍處于初級(jí)階段，在實(shí)際使用中缺乏科學(xué)指導(dǎo)［4］。

光質(zhì)和日累積光照量（Daily light integral，DLI）是光環(huán)境中的兩個(gè)重要因素［5］。目前常見(jiàn)的草坪補(bǔ)光燈光源有高壓鈉燈（High pressure sodium lamp，HPS）和發(fā)光二極管燈（Light-emitting diode，LED），這兩種光源也常用于設(shè)施農(nóng)業(yè)中［6］。高壓鈉燈是一種高強(qiáng)度氣體放電燈，工作原理是放電管高溫高壓作用下的汞（Hg）、鈉（Na）金屬氣體放電。LED燈是1種由Ⅲ—Ⅳ族化合物制成的具有2個(gè)電極的固態(tài)半導(dǎo)體發(fā)光器，可以直接把電能轉(zhuǎn)化為光能［7］。補(bǔ)光燈不僅為植物的光合作用提供能量來(lái)源，不同光照對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育也有調(diào)控作用，探究適合草坪草生長(zhǎng)的光環(huán)境是亟待解決的重要科學(xué)問(wèn)題。

本研究以草地早熟禾為研究對(duì)象，利用HPS和LED草坪補(bǔ)光燈，從草坪冠層溫濕度、草坪質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)質(zhì)量、生物量、草坪草根系形態(tài)和葉綠素含量等方面分析不同光源和DLI對(duì)草地早熟禾草坪質(zhì)量與生長(zhǎng)的影響，旨在為草坪補(bǔ)光提供光環(huán)境參數(shù)，為運(yùn)動(dòng)場(chǎng)草坪補(bǔ)光養(yǎng)護(hù)提供技術(shù)支持。

1" 材料與方法

1.1" 供試材料與草坪建植管理

試驗(yàn)材料為草地早熟禾（Poa pratensis）。試驗(yàn)于2022年4月在北京市順義區(qū)交通科學(xué)研究院試驗(yàn)站溫室內(nèi)進(jìn)行，地處116°35′33.504″ E，40°8′37.799″N，海拔37 m。試驗(yàn)草坪于2022年1月建植，方式為鋪設(shè)草皮卷，草皮種植方式為單播，品種為‘午夜2號(hào)’。坪床結(jié)構(gòu)包括盲溝、礫石層（15 cm）、過(guò)渡層（10 cm）和根系層（30 cm），根系層基質(zhì)為純沙。溫室內(nèi)統(tǒng)一覆蓋遮陽(yáng)網(wǎng)（遮光率80%）。試驗(yàn)地安裝自動(dòng)噴灌系統(tǒng)灌溉，適時(shí)灌溉。適時(shí)修剪，剪草高度35 mm。種植期間施用復(fù)混肥料（硫酸鉀型），N∶P2O5∶K2O=18∶5∶18，施用量為30 g·m-2，每月施用一次。溫室內(nèi)設(shè)有小型氣象站（北京天正高科智能科技有限公司，型號(hào)為MOS-XE）監(jiān)測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中溫室的濕度和溫度的變化（圖1）。

1.2" 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)使用的高壓鈉燈由金晟達(dá)電子科技有限公司制造，1組燈的額定功率4 kW；LED草坪生長(zhǎng)燈由北京天仁科技發(fā)展有限公司制造，1組燈的額定功率1.3 kW，每個(gè)小區(qū)各安裝1組燈具。燈具設(shè)置的高度為2.3 m。試驗(yàn)開始前使用植物光照分析儀（OHSP-350P，杭州虹譜光色科技有限公司）測(cè)定光照強(qiáng)度，控制各補(bǔ)光小區(qū)草坪冠層光照強(qiáng)度一致。

設(shè)置2個(gè)不同光源處理和3個(gè)不同日累積光照量處理，如表1所示，由于高壓鈉燈發(fā)熱量大的特性可能會(huì)對(duì)草坪產(chǎn)生高溫脅迫，故燈具開啟時(shí)間均安排在夜間。在80%遮蔭條件下進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)照組為不補(bǔ)光。每個(gè)處理各3次重復(fù)。每個(gè)處理小區(qū)面積為5 m2（2.5 m×2 m）。

試驗(yàn)于2022年4月3日開始。在試驗(yàn)期間監(jiān)測(cè)草坪表面溫濕度與土壤溫度變化，分別在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的0，28和56 d測(cè)定草坪質(zhì)量，在試驗(yàn)進(jìn)行的56 d測(cè)定草坪運(yùn)動(dòng)質(zhì)量、地上/地下生物量、根系形態(tài)指標(biāo)、葉綠素含量。

使用植物光照分析儀（OHSP-350P，杭州虹譜光色科技有限公司）在草坪冠層處測(cè)定光照強(qiáng)度，并在光照強(qiáng)度470 μmol·（m2·s）-1下測(cè)量LED和HPS分光光譜分布，以1 nm為間隔記錄350～800 nm波長(zhǎng)范圍的光譜數(shù)據(jù)（圖2）。

1.3" 樣品采集及測(cè)定方法

草坪生長(zhǎng)環(huán)境溫濕度測(cè)定：在補(bǔ)光燈開啟期間，采用空氣溫濕度傳感器記錄草坪表面溫濕度，采用土壤溫度傳感器記錄草坪土壤地下5 cm處土層溫度，每10 s記錄1次數(shù)據(jù)。傳感器購(gòu)自北京天正高科智能科技有限公司，型號(hào)為Stevens Hydra Probe。

草坪坪觀質(zhì)量測(cè)定：采用TCM500 NDVI草坪色彩測(cè)量?jī)x測(cè)定草坪綠色指數(shù)（Grass index）和歸一化植被指數(shù)（Normalized difference vegetation index，NDVI），測(cè)定時(shí)每個(gè)小區(qū)重復(fù)測(cè)定3次。草坪均一性采用目測(cè)打分法，9～10分為均勻，6～8分為基本整齊，3～5分為不均勻，1～2分為雜亂。

草坪運(yùn)動(dòng)質(zhì)量測(cè)定：反彈率的測(cè)定采用足球反彈法。測(cè)定用球符合國(guó)際足聯(lián)比賽標(biāo)準(zhǔn)要求，打氣至氣壓為0.7 kg·cm-2，使球從2 m高處自由下落，記取第一次反彈時(shí)的高度值，根據(jù)計(jì)算公式計(jì)算反彈率。頭部損傷系數(shù)（Head injury criterion，HIC）采用HS2005 沖擊強(qiáng)度測(cè)試儀（Uniaxe-Ⅱ，上海）測(cè)定，購(gòu)買自上海浩順科技有限公司。HIC是運(yùn)動(dòng)場(chǎng)表面減震性能的主要決定因素，可作為頭部損傷風(fēng)險(xiǎn)的量度，HIC得分為1000表示人類耐受的“安全”限制，超過(guò)該限制，可能會(huì)導(dǎo)致致命的頭部損傷風(fēng)險(xiǎn)。土壤緊實(shí)度采用TJSD-750Ⅱ 型土壤緊實(shí)度儀測(cè)定（托普云農(nóng)科技股份有限公司，浙江），測(cè)定深度為地下5 cm。表面硬度使用083型Clegg土壤沖擊儀進(jìn)行測(cè)定（SD instrument，UK）。測(cè)錘為圓柱形，質(zhì)量為2.25 kg，直徑50 mm，在30 mm的導(dǎo)管中下落，記錄草坪硬度計(jì)所示數(shù)值，單位為Gm。

地上和地下生物量測(cè)定：使用環(huán)刀（直徑61.8 mm，高度100 mm）進(jìn)行取樣后，分離植株地上、地下部分，105℃殺青后在70℃下烘48 h測(cè)定干重。

根系形態(tài)指標(biāo)測(cè)定：用Epson Scan V850根系掃描儀掃描根系圖像，存入計(jì)算機(jī)，使用Win RHIZO PRO 2013根系分析系統(tǒng)軟件計(jì)算總根長(zhǎng)、根直徑、根體積和根表面積。

葉綠素含量測(cè)定：每次測(cè)定選取生長(zhǎng)狀況良好的葉片，用95%的乙醇提取葉綠素，用分光光度計(jì)（UV-1800PC，上海美普達(dá)儀器有限公司）測(cè)定在665 nm，649 nm和470 nm下吸光度值，參考Arnon的公式進(jìn)行計(jì)算［8］。

1.4" 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理分析利用Microsoft Excel 2016和SPSS 22.0軟件完成，圖表繪制利用Origin 2019軟件完成。顯著性水平設(shè)定為α= 0.05，單因素方差分析（One-way ANOVA），并利用LSD檢驗(yàn)不同數(shù)據(jù)組間的差異顯著性。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 不同光源和DLI對(duì)草坪草生長(zhǎng)環(huán)境溫濕度的影響

LED和HPS補(bǔ)光燈在工作時(shí)均會(huì)散發(fā)一定的熱量，其中HPS的散熱量較多并且由燈具底部散熱，LED的散熱量較少并由燈具頂部散熱。燈具的散熱會(huì)導(dǎo)致草坪生長(zhǎng)環(huán)境不同程度的溫濕度變化。補(bǔ)光燈開啟期間的草坪表面溫度表現(xiàn)為：T6gt;T5gt;T4gt;T3gt;T2gt;T1gt;CK（圖3）。相比于CK，HPS處理（T4，T5，T6） 下草坪表面溫度平均提高了12.56℃，LED處理（T1，T2，T3）下則平均提高了4.77℃。在本試驗(yàn)條件下，HPS補(bǔ)光對(duì)草坪表面溫度的提升作用約為L(zhǎng)ED補(bǔ)光的2.63倍。HPS處理（T4，T5，T6）下的草坪表面相對(duì)濕度平均比CK低14.89%，但LED補(bǔ)光對(duì)草坪表面濕顯著影響。

2.2" 不同光源和DLI對(duì)草地早熟禾草坪質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的影響

補(bǔ)充光照對(duì)草地早熟禾草坪的坪觀質(zhì)量有明顯的維持作用。如表2所示，隨著試驗(yàn)時(shí)間的增加，CK的歸一化差異植被指數(shù)（NVDI）呈下降趨勢(shì)。在5月8日前，各處理的NDVI無(wú)明顯差異；5月15日后，CK的NDVI出現(xiàn)明顯下降，顯著低于各補(bǔ)光處理（Plt;0.05），不同補(bǔ)光處理間無(wú)明顯差異，5月29日時(shí)CK的NDVI相比補(bǔ)光處理平均下降了31.35%。在試驗(yàn)期間，T1，T2，T3，T4，T5，T6下的NDVI相比試驗(yàn)前均無(wú)明顯變化，說(shuō)明各補(bǔ)光小區(qū)的光環(huán)境能滿足維持草地早熟禾草坪坪觀質(zhì)量的需求。

與NDVI的變化趨勢(shì)類似，CK的草坪綠色指數(shù)隨試驗(yàn)時(shí)間增加呈下降的趨勢(shì)。在5月1日前，各處理之間無(wú)顯著差異；在5月22日和5月29日，CK的綠色指數(shù)分別為6.60和6.10，均顯著低于其余各處理（Plt; 0.05）。在5月29日時(shí)，CK下的草坪綠色指數(shù)相比各補(bǔ)光處理平均下降了18.73%。

整體來(lái)說(shuō)，所有處理的均一性都出現(xiàn)了一定程度的下降，但其中CK的下降程度最大。CK的草坪均一性在5月8日開始出現(xiàn)明顯下降，在5月15日，5月22日和5月29日，CK的均一性分別為6.62，6.00和5.59，均顯著低于其余各處理（Plt;0.05）。

由表3可知，除CK外的土壤緊實(shí)度較低外，各補(bǔ)光處理無(wú)明顯差異，均在1 000 kPa左右，但略低于FIFA場(chǎng)地質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的合格值，推測(cè)其原因是草坪未進(jìn)行滾壓等措施。CK的反彈率較高，達(dá)到了72.67%，超過(guò)了合格值，補(bǔ)光處理均在合格范圍內(nèi)。補(bǔ)光處理對(duì)草坪硬度和頭部損傷系數(shù)有明顯的影響。LED補(bǔ)光下的草坪硬度顯著低于其他處理（Plt;0.05），相比CK和HPS補(bǔ)光顯著下降了22.3%和34.6%（Plt;0.05），其中HPS補(bǔ)光下的草坪硬度達(dá)到了FIFA場(chǎng)地質(zhì)量評(píng)價(jià)體系中“質(zhì)量極好”的范圍。LED補(bǔ)光處理下的頭部損傷系數(shù)最高，相比CK平均增加了19.6%，HPS補(bǔ)光處理下的頭部損傷系數(shù)最低（Plt;0.05），相比CK平均降低了42.1%，所有處理的頭部損傷系數(shù)均低于1000，在人體安全范圍內(nèi)。

2.3" 不同光源和DLI對(duì)草地早熟禾草坪地上/地下生物量的影響

補(bǔ)光燈能為植物提供光合作用所需的能量，充足的DLI有利于光合同化物的合成，進(jìn)而促進(jìn)植物的生物量積累。長(zhǎng)期的遮蔭會(huì)對(duì)草地早熟禾的生長(zhǎng)造成嚴(yán)重影響，CK的地上和地下生物量均顯著低于各補(bǔ)光處理（Plt;0.05）。在LED和HPS補(bǔ)光下，不同DLI下草地早熟禾草坪的地上生物量無(wú)顯著差異，其中T4，T5，T6的地上生物量略高于T1，T2，T3，其原因可能是HPS補(bǔ)光燈對(duì)冠層溫度的增加作用在一定程度上促進(jìn)了植株地上部分的生長(zhǎng)。

不同光源補(bǔ)光下的草地早熟禾草坪的地下生物量隨著DLI增加而增加，在DLI為18.36 mol·（m2·d）-1下達(dá)到最高。T1，T2，T3分別較CK增加了296 %，333% 和306%；T4，T5，T6分別較CK增加了347%，415%和361%。對(duì)比LED和HPS光源，當(dāng)DLI為11.18 mol·（m2·d）-1時(shí)，HPS補(bǔ)光下草地早熟禾草坪的地下生物量略高于LED補(bǔ)光，但無(wú)顯著差異；當(dāng)DLI為13.12 mol·（m2·d）-1時(shí)，則表現(xiàn)為T5顯著高于T2（Plt;0.05）；當(dāng)DLI達(dá)到18.36 mol·（m2·d）-1時(shí)，LED和HPS補(bǔ)光下的草坪地下生物量無(wú)顯著差異。推測(cè)原因是當(dāng)DLI不足時(shí)，HPS對(duì)溫度的增加作用有利于植株根系的生長(zhǎng)。當(dāng)DLI達(dá)到18.36 mol·（m2·d）-1時(shí)，草地早熟禾的根冠比顯著高于其他處理（Plt;0.05），T3和T6下的根冠比分別比CK提高了256%和189%，T1、T2、T4和T5下的根冠比與CK無(wú)顯著差異，說(shuō)明在DLI為11.18，13.12 mol·（m2·d）-1時(shí)的光環(huán)境仍對(duì)草地早熟禾存在一定的弱光脅迫，導(dǎo)致植株將更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分配在地上部分。

2.4" 不同光源和DLI對(duì)草地早熟禾草坪根系形態(tài)特征的影響

由表4可知，遮蔭會(huì)導(dǎo)致草地早熟禾根系的生長(zhǎng)發(fā)育受阻，總根長(zhǎng)、根直徑、根體積和根表面積均顯著低于各補(bǔ)光處理（Plt;0.05）。相同DLI下，不同光源對(duì)植株根系的發(fā)育影響不顯著；而隨著補(bǔ)光DLI的增加，植株的根系形態(tài)指標(biāo)呈上升的趨勢(shì)，補(bǔ)光DLI為15.12 mol·（m2·d）-1的處理（T1和T4）比補(bǔ)光DLI為11.18 mol·（m2·d）-1的處理（T2和T5）的總根長(zhǎng)、根直徑、根體積和根表面積均有所增加但不顯著。補(bǔ)光DLI為18.36 mol·（m2·d）-1時(shí)各根系形態(tài)指標(biāo)均顯著高于其他處理（Plt;0.05），T3和T6的總根長(zhǎng)較CK提高了676%和761%，根直徑較CK提高了461%和523%，根體積較CK提高了850%和908%，根表面積較CK提高了761%和839%。

2.5" 不同補(bǔ)光措施對(duì)草地早熟禾葉綠素含量的影響

CK下的草地早熟禾由于光照嚴(yán)重不足，葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素的含量均顯著低于其他處理（P＜0.05），人工補(bǔ)光措施對(duì)葉綠素含量的積累有明顯促進(jìn)作用。在相同的DLI水平下，LED補(bǔ)光（T1，T2，T3）下的葉綠素a含量均顯著高于HPS補(bǔ)光（T4，T5，T6）下（P＜0.05），表現(xiàn)為T1gt;T4，T2gt;T5，T3gt;T6；對(duì)于草地早熟禾的葉綠素b含量，除T1gt;T4以外，其他各補(bǔ)光處理差異不明顯。對(duì)比LED補(bǔ)光下不同DLI水平的葉綠素含量，T1，T2，T3之間無(wú)明顯的差異，葉綠素a含量分別較CK增加了161.76%，117.65%和150%，總?cè)~綠素含量分別較CK增加了135.09%，98.24%和126.32%。所有處理中，CK的葉綠素a/b值最低，為1.43；各補(bǔ)光處理的葉綠素a/b值沒(méi)有顯著差異，均在1.9左右，這說(shuō)明各補(bǔ)光小區(qū)的光環(huán)境條件處于適宜草地早熟禾生長(zhǎng)的范圍內(nèi)。

3" 討論

3.1" LED和HPS補(bǔ)光燈對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的影響

不同補(bǔ)光燈對(duì)草坪生長(zhǎng)環(huán)境的影響除了體現(xiàn)在光質(zhì)外，對(duì)草坪的溫濕度也有明顯的影響。由于發(fā)光原理不同，LED在工作時(shí)釋放的熱量較少，并且主要由燈具頂部散熱；HPS工作時(shí)釋放的熱量較多，并且熱量從燈具底部散發(fā)，對(duì)草坪面的影響更大。高溫脅迫會(huì)導(dǎo)致草坪草的地上部分生長(zhǎng)受抑制，嚴(yán)重時(shí)造成細(xì)胞膜透性增加，植株的抗逆性下降［9］。在光合作用中，溫度是限制光合速率的重要因素，高溫會(huì)導(dǎo)致RuBP羧化/加氧酶的活性降低，導(dǎo)致光合同化速率變慢。而遭受熱脅迫的葉綠體會(huì)改變類囊體膜的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致PSII向PSI的電子傳遞受阻，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成類囊體膜結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致葉綠素功能喪失［10］。此外，冠層濕度的下降會(huì)導(dǎo)致植株葉片氣孔閉合，進(jìn)而導(dǎo)致胞間CO2濃度降低，光合速率下降［11］。本試驗(yàn)為更好地揭示不同光環(huán)境對(duì)草地早熟禾生長(zhǎng)的影響，故將補(bǔ)光措施安排在溫度較低的夜間，試驗(yàn)過(guò)程中草坪草并未受到高溫脅迫。而在實(shí)際應(yīng)用中，HPS高發(fā)熱量的特性可能會(huì)導(dǎo)致植株光合速率下降進(jìn)而影響補(bǔ)光效率，應(yīng)當(dāng)結(jié)合草坪草的種類和生長(zhǎng)環(huán)境調(diào)整補(bǔ)光方案，防止補(bǔ)光帶來(lái)的一些不利因素。

3.2 "不同補(bǔ)光措施對(duì)草地早熟禾草坪坪觀質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的影響

嚴(yán)重遮蔭不僅會(huì)導(dǎo)致草坪的觀賞性能下降，同時(shí)也會(huì)引起草坪的耐踐踏性、耐磨性等運(yùn)動(dòng)性能的下降，進(jìn)而無(wú)法滿足舉行賽事的需求［12］。DLI是光照時(shí)長(zhǎng)和光照強(qiáng)度的乘積，可以全面地描述植物光合作用的強(qiáng)度和時(shí)長(zhǎng)。DLI過(guò)低會(huì)導(dǎo)致草坪的密度下降、生長(zhǎng)減緩。有研究表明，DLI小于4 mol·（m2·d）-1時(shí)，草地早熟禾和高羊茅都將難以存活，草地早熟禾達(dá)到可接受的草坪質(zhì)量則普遍需要11.1 mol·（m2·d）-1以上［13］。冷季型草坪草對(duì)DLI的需求一般小于暖季型草坪草，結(jié)縷草在夏季最少需要18.1 mol·（m2·d）-1的DLI，雜交狗牙根則需要23.5 mol·（m2·d）-1以上［14］。Abélard等［15］研究表明，草地早熟禾草坪達(dá)到可接受的草坪質(zhì)量至少需要8.9 mol·（m2·d）-1，多年生黑麥草至少需要8.4 mol·（m2·d）-1，高羊茅則至少需要9.3 mol·（m2·d）-1。此外，在DLI為12 mol·（m2·d）-1的條件下，HPS和LED補(bǔ)光燈均能使遮蔭下草坪的草坪質(zhì)量達(dá)到合格水平（6分以上），與本研究結(jié)果一致。在草坪質(zhì)量方面，CK下的草坪在28 d后開始退化，NDVI、綠色指數(shù)和均一性都嚴(yán)重下降；在運(yùn)動(dòng)質(zhì)量方面，CK下的根系生長(zhǎng)不良，根系對(duì)土壤的加固作用較弱，導(dǎo)致土壤的緊實(shí)度下降，而表層的大面積裸露導(dǎo)致了足球反彈率的升高。在11.18，15.12，18.36 mol·（m2·d）-1的DLI下補(bǔ)光56 d后，草地早熟禾草坪的坪觀質(zhì)量均能維持在較高水平，說(shuō)明LED和HPS對(duì)于草坪質(zhì)量和草坪運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的提升均有積極的作用。相比于HPS處理下，LED處理下的硬度較低、頭部損傷系數(shù)較高，其原因可能是LED中藍(lán)光比例較高，導(dǎo)致植株的莖端更粗壯；而HPS中藍(lán)光比例較低，導(dǎo)致葉片較柔軟，莖端較細(xì)。

3.3" 不同補(bǔ)光措施對(duì)草地早熟禾地上/地下部分生長(zhǎng)的影響

光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有著一定的調(diào)節(jié)作用。通常而言，藍(lán)光被認(rèn)為對(duì)植株的莖端加粗有促進(jìn)作用，使植株更加健壯；紅光則會(huì)促進(jìn)植株的莖伸長(zhǎng)和葉片生長(zhǎng)［16］。Baldwin等［17］將結(jié)縷草和海濱雀稗在過(guò)濾紅光、藍(lán)光或黃光的環(huán)境下培養(yǎng)，結(jié)果表明不同類型光照對(duì)坪觀質(zhì)量和相對(duì)葉寬無(wú)顯著影響，缺乏藍(lán)光則會(huì)造成莖葉生物量和根系生物量下降等負(fù)面影響，缺乏紅光或黃光造成的負(fù)面影響則相對(duì)較少。本研究中，不同光源處理對(duì)草地早熟禾地上/地下部分生長(zhǎng)和形態(tài)的影響不明顯，而在不同DLI下則表現(xiàn)出明顯的差異，推測(cè)原因是為模擬實(shí)際的補(bǔ)光作業(yè)，試驗(yàn)沒(méi)有在完全黑暗的條件下進(jìn)行，草地早熟禾草坪在日間也能接收到藍(lán)光。

Zhang等［18］研究認(rèn)為，在一定的范圍內(nèi)提高DLI可以促進(jìn)植物地上和地下生物量的增加，超過(guò)閾值范圍后，植物的生長(zhǎng)會(huì)趨于平穩(wěn)，有的甚至?xí)憩F(xiàn)出抑制作用。在缺光下生長(zhǎng)的植物會(huì)發(fā)生避蔭反應(yīng)，即為獲取到更多的光照，植株會(huì)將更多能量分配在地上部分用于株高增加和莖葉生長(zhǎng)，而地下部分分配到的能量減少，導(dǎo)致根系生長(zhǎng)受限［19］。本研究中，在3種補(bǔ)光DLI水平下生長(zhǎng)的草地早熟禾草坪地上生物量無(wú)明顯差異，但是補(bǔ)光DLI為11.18和15.12 mol·（m2·d）-1處理下的草坪地下生物量顯著低于18.36 mol·（m2·d）-1處理下（P＜0.05），說(shuō)明DLI≤15.12 mol·（m2·d）-1時(shí)仍有一定的弱光脅迫，DLI為18.36 mol·（m2·d）-1處理下的根冠比最高，表明植株生長(zhǎng)更健壯。在相同的DLI下，LED和HPS處理下的植株生物量無(wú)顯著性差異，這與Gómez等［20］的研究結(jié)果類似。

根系生長(zhǎng)情況和形態(tài)特征被認(rèn)為是植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵決定因素，保持形態(tài)良好和有活力的根系對(duì)草坪草的抗逆性和水肥吸收能力等具有促進(jìn)作用［21］?？偢L(zhǎng)是衡量根系向深層擴(kuò)展的重要指標(biāo)，可以體現(xiàn)根系生長(zhǎng)發(fā)育的狀態(tài)，根表面積與根系吸收能力有直接關(guān)系，根表面積越大根系吸收水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力越強(qiáng)，根體積反映的是根系在整個(gè)土壤空間分布［22］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，DLI是影響草地早熟禾草坪的根系生長(zhǎng)的主要因素，充足的DLI不僅是草坪草生物量積累的能量基礎(chǔ)，同時(shí)也誘導(dǎo)植株將能量用以根系發(fā)育。在DLI為18.36 mol·（m2·d）-1處理下的草地早熟禾草坪的總根長(zhǎng)、根直徑、根體積和根表面積均達(dá)到最大值。

3.4" 不同補(bǔ)光措施對(duì)草地早熟禾葉綠素含量的影響

光照作為一種信號(hào)，可以通過(guò)影響光合色素的合成參與調(diào)控植物的光合作用，葉綠素在光合作用中負(fù)責(zé)光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化，其含量越高就越能有效地捕獲光能，進(jìn)而提高植物的光合作用能力［23］。徐凱等［24］對(duì)草莓的研究得出，紅光可提高葉綠素a、b以及總?cè)~綠素含量，但最有利于葉綠素b含量增加；藍(lán)光則最有利于葉綠素a含量增加。周錦業(yè)等［25］研究表明，藍(lán)光下生長(zhǎng)的植株葉綠素a和葉綠素b含量最高，同一光強(qiáng)下PSⅡ最大光能轉(zhuǎn)換效率和PSⅡ潛在活性值表現(xiàn)為：藍(lán)光gt;紅光gt;綠光。劉文科等［26］研究認(rèn)為藍(lán)光相比紅光更有利于光合色素的合成，并且紅藍(lán)組合光比單一藍(lán)光更有利于葉綠素合成。本試驗(yàn)所使用的LED光譜為紅藍(lán)組合光；HPS光譜主要為黃光和紅光，且缺少藍(lán)光（圖2）。相比于HPS，LED對(duì)草地早熟禾的葉綠素a和葉綠素b合成有明顯的促進(jìn)作用，并且葉綠素a/b值相對(duì)較高，這表明植株的光合作用能力更強(qiáng)。

4" 結(jié)論

使用人工補(bǔ)光措施能有效地解決草坪遮蔭問(wèn)題，提高草地早熟禾草坪的草坪質(zhì)量。提高DLI能促進(jìn)草地早熟禾的生物量積累和根系生長(zhǎng)發(fā)育。LED和HPS兩種補(bǔ)光光源對(duì)草坪生長(zhǎng)均有明顯的促進(jìn)作用，其中DLI為18.36 mol·（m2·d）-1下的草地早熟禾的地上/地下生物量最高，根系生長(zhǎng)狀況最佳，草坪質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量均滿足FIFA足球比賽的要求。HPS具有造價(jià)低廉的優(yōu)勢(shì)，但使用過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致草坪表面的溫度升高和濕度降低，在氣溫較高的情況下需慎重使用。LED補(bǔ)光下的草坪草葉綠素含量最高，同時(shí)其低發(fā)熱量的特性適合在中國(guó)大部分地區(qū)常年使用。因此，LED和HPS兩種光源均能應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)草坪補(bǔ)光中，建議設(shè)置DLI為18.36 mol·（m2·d）-1的光照環(huán)境進(jìn)行草地早熟禾草坪的補(bǔ)光養(yǎng)護(hù)，在夏季或氣溫較高的時(shí)候推薦以LED作為補(bǔ)光光源。

參考文獻(xiàn)

［1］" PARAMIO J L，BURAIMO B，CAMPOS C，et al. From modern to postmodern：the development of football stadia in Europe［J］. Sport in Society，2008，11（5）：517-534

［2］" 趙妍，王兆龍，劉露，等. 模擬鳥巢式體育場(chǎng)對(duì)高羊茅草坪夏季生長(zhǎng)的影響［J］. 草業(yè)科學(xué)，2009，26（5）：161-168

［3］" 楊燕，楊曉華，孫彥. 不同遮蔭強(qiáng)度對(duì)草地早熟禾草坪質(zhì)量的影響［J］. 草地學(xué)報(bào)，2010，18（3）：447-451

［4］" 陳地杰. 現(xiàn)代體育場(chǎng)草坪的補(bǔ)光研究［D］. 北京：北京林業(yè)大學(xué)，2020：10-11

［5］" 張歡. 光環(huán)境調(diào)控對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響［D］. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010：12-13

［6］" 趙靜，周增產(chǎn)，卜云龍，等. 植物工廠補(bǔ)光照明方法現(xiàn)狀與趨勢(shì)［J］. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2018，38（7）：30-34

［7］" NARDELLI A，DEUSCHLE E，AZEVEDO L D，et al. Assessment of light emitting diodes technology for general lighting：A critical review［J］. Renewable and Sustainable Energy Reviews，2016，75（8）：368-379

［8］" 李合生. 植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)［M］. 北京：高等教育出版社，2000：134-137

［9］" 趙娜，徐慶國(guó)，蘇鵬，等.10個(gè)冷季型草坪草品種在高溫脅迫下的抗性［J］.草業(yè)科學(xué)，2019，36（7）：1743-1753

［10］孫永江，王琪，邵琪雯，等.高溫脅迫對(duì)植物光合作用的影響研究進(jìn)展［J］.植物學(xué)報(bào)，2023，58（3）：486-498

［11］左應(yīng)梅，陳秋波，鄧權(quán)權(quán)，等. 土壤水分、光照和空氣濕度對(duì)木薯氣孔導(dǎo)度的影響［J］. 生態(tài)學(xué)雜志，2011，30（4）：689-693

［12］RICHARDSON M D，MATTINA G，SARNO M，et al. Shade effects on overseeded bermudagrass athletic fields：II. rooting，species composition，and Traction［J］. Crop Science，2019，59（6）：2856-2865

［13］MEEKS M，CHANDRA A，WHERLEY B G，et al. Growth responses of hybrid bluegrass and tall fescue as influenced by light intensity and trinexapac-ethyl［J］. Hort Science，2015，50（8）：1241-1247

［14］CHEN Z X，WHERLEY B，REYNOLDS C，et al. Daily light integral requirements for bermudagrass and zoysiagrass cultivars：Effects of season and trinexapac-ethyl［J］. Crop Science，2021，61（4）：2837-2847

［15］ABéLARD E，GALBRUN C. The effects of artificial lighting on sports turf［J］. International Turfgrass Society Research Journal，2022，14（1）：1016-1021

［16］任旭妍，張嬋，張亞，等. 不同紅藍(lán)LED光照強(qiáng)度對(duì)紫葉生菜生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響［J］. 華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2019，34（6）：89-96

［17］BALDWIN C M，LIU H，MCCARTY L B，et al. Impacts of altered light spectral quality on warm season turfgrass growth under greenhouse conditions［J］. Crop Science，2009，49（4）：1444-1453

［18］ZHANG X，HE D，NIU G，et al. Effects of environment lighting on the growth，photosynthesis，and quality of hydroponic lettuce in a plant factory［J］. International Journal Agricutural and Biological Engineering，2018，11（2）：33-40

［19］溫冰消，劉衛(wèi)國(guó)，楊文鈺. 植物面對(duì)蔭蔽的兩種策略：避蔭與耐蔭反應(yīng)機(jī)制研究進(jìn)展［J］. 分子植物育種，2019，17（3）：1028-1033

［20］GóMEZ C，MITCHELL C A. Supplemental lighting for greenhouse-grown tomatoes：Intracanopy LED towers vs. overhead HPS lamps［J］. Acta Horticulturae，2014，114（1037）：855-862

［21］王貞升，李彥雪，于成龍，等. 不同模擬降水量下草地早熟禾根系形態(tài)與解剖結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化［J］. 草業(yè)學(xué)報(bào)，2020，29（10）：70-80

［22］張桐瑞，李富翠，李輝，等. 人造草墊對(duì)混合草坪景觀質(zhì)量、生物量及根系生長(zhǎng)的影響［J］. 草業(yè)科學(xué)，2020，37（6）：1058-1065

［23］SENGE M，RYAN A，LETCHFORD K，et al. Chlorophylls，symmetry，chirality，and photosynthesis［J］. Symmetry，2014，6（3）：781-843

［24］徐凱，郭延平，張上隆. 不同光質(zhì)對(duì)草莓葉片光合作用和葉綠素?zé)晒獾挠绊懀跩］. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，38（2）：369-375

［25］周錦業(yè)，丁國(guó)昌，何荊洲，等. 不同光質(zhì)對(duì)金線蓮組培苗葉綠素含量及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響［J］. 農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)，2015，5（5）：67-72

［26］劉文科，楊其長(zhǎng)，邱志平，等. LED光質(zhì)對(duì)豌豆苗生長(zhǎng)、光合色素和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響［J］. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2012，33（4）：500-504

（責(zé)任編輯" 彭露茜）