高爾夫球場(chǎng)功能區(qū)土壤主要成分及模擬其對(duì)水質(zhì)的影響

何國(guó)強(qiáng)等

摘要：以深圳聚豪會(huì)高爾夫球場(chǎng)為例，研究了球場(chǎng)各功能區(qū)土壤的主要成分及其對(duì)環(huán)境水質(zhì)的潛在影響，結(jié)果表明：各功能區(qū)土壤主要成分含量的垂直分布均呈現(xiàn)隨土壤深度增加而遞減；各功能區(qū)土壤主要成分含量一致表現(xiàn)為有：效磷>銨態(tài)氮>硝酸鹽>有機(jī)質(zhì)；在不同功能區(qū)的土壤中，總磷在果嶺殘留量最大，農(nóng)藥、肥料其余組分則在梯區(qū)或短草區(qū)殘留量大。土壤的主要成分含量除與肥料、農(nóng)藥用量及施用頻度有關(guān)外，還與土層構(gòu)成等因素相關(guān)；高錳酸鹽及總磷對(duì)環(huán)境水質(zhì)存在潛在威脅；短草區(qū)及果嶺區(qū)的總氮對(duì)環(huán)境水質(zhì)存在潛在威脅。

關(guān)鍵詞：高爾夫球場(chǎng)；功能區(qū)；土壤；水質(zhì)

中圖分類號(hào)：X592

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-2641（2013）05-0000-00

高爾夫球場(chǎng)草坪的維護(hù)包括灌溉、施肥，和用一定量的農(nóng)藥來控制病蟲害及雜草，其施肥、用藥量和頻率比城市普通綠地都要高出5倍以上。高爾夫球場(chǎng)在施肥、用藥過程中，必然會(huì)對(duì)土壤、地下水，甚至地表水產(chǎn)生一定的污染。過量的農(nóng)藥和化肥還會(huì)隨地表徑流進(jìn)入水體，造成污染，對(duì)其下游水體構(gòu)成潛在威脅。若使用毒性高、殘留量大的農(nóng)藥和化肥，對(duì)環(huán)境污染更大。2011年8月中旬，央視《經(jīng)濟(jì)半小時(shí)》在連續(xù)幾期聚焦環(huán)境水源流失的困局后，矛頭直指高爾夫球場(chǎng)。高爾夫球場(chǎng)因侵占國(guó)有土地、與人爭(zhēng)水等原因而受到非議。相對(duì)而言，社會(huì)各界所擔(dān)心的環(huán)境問題卻未得到足夠的重視，國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究較少，尚未廣泛開展高爾夫球場(chǎng)污染現(xiàn)狀調(diào)查，更缺少定量的相關(guān)試驗(yàn)。由于競(jìng)技的需要， 高爾夫球場(chǎng)球道設(shè)置的梯區(qū)、短草區(qū)及果嶺3個(gè)主要功能區(qū)的養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)比城市綠化要求高，不同功能區(qū)施用的肥料、農(nóng)藥量和頻率不一致，因此對(duì)環(huán)境水質(zhì)的影響程度也不同。近年來，國(guó)內(nèi)黃承嘉、常智慧、金克林等人的研究認(rèn)為，高爾夫球場(chǎng)使用的農(nóng)藥化肥及高爾夫球場(chǎng)庫(kù)基氮磷浸出物對(duì)水環(huán)境存在潛在影響[1～4]，但相關(guān)研究或?yàn)榍驁?chǎng)的綜合影響或所用土壤樣品為果嶺、梯區(qū)和短草區(qū)的混合土樣，球場(chǎng)各功能區(qū)土壤對(duì)水質(zhì)的細(xì)分影響則未見報(bào)道，因此以深圳聚豪會(huì)高爾夫球場(chǎng)（現(xiàn)名為港中旅聚豪高爾夫球會(huì)）為例研究球道內(nèi)梯區(qū)、短草區(qū)及果嶺區(qū)域土壤主要成分對(duì)環(huán)境水質(zhì)的影響，以期為今后采取相應(yīng)的防范措施提供科學(xué)依據(jù)。

1 球場(chǎng)施肥與使用農(nóng)藥概況

由于競(jìng)技的需要， 高爾夫球場(chǎng)球道主要的功能區(qū)是果嶺、梯區(qū)、短草區(qū)及高草區(qū)。果嶺地表以下60 cm厚度為砂土層， 梯區(qū)地表以下20 cm厚度為砂土層， 短草區(qū)地表以下10 cm厚度為砂土層， 高草區(qū)地表以下5 cm厚度為沙土，所有功能區(qū)的其余土層為原分布區(qū)的土壤。除競(jìng)技功能區(qū)外，高爾夫球場(chǎng)其他區(qū)域的綠地養(yǎng)護(hù)與城市綠化養(yǎng)護(hù)要求一致。高頻度的養(yǎng)護(hù)管理工作集中在果嶺、梯區(qū)和短草區(qū)，以聚豪會(huì)高爾夫球場(chǎng)為例，球道施肥情況是：短草區(qū)上半年共施肥2次，下半年每2個(gè)月施肥一次，氮肥的施肥量是4 g/m2/年，磷肥的施肥量是2.37 g/m2/年。果嶺與梯臺(tái)的養(yǎng)護(hù)水平大致相近，平均磷肥施用量是1.1 kg/m2/年，氮肥平均施用量是0.57 kg/m2/年。但通常情況下果嶺的養(yǎng)護(hù)頻度和強(qiáng)度略大，每隔10 d施肥、殺菌各一次，每隔一個(gè)月噴殺蟲劑一次。球道其他區(qū)域在必要時(shí)使用的農(nóng)藥有敵百蟲、敵敵畏和毒死蜱有機(jī)磷農(nóng)藥等。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 土壤樣品的采集、制備與測(cè)定試驗(yàn)

由于土壤中各組分在水平方向上的含量以及土壤對(duì)水質(zhì)的影響均隨土壤深度的增大而減小[5]，因此，根據(jù)球道各功能區(qū)的土層構(gòu)造和地形情況，果嶺區(qū)、梯區(qū)按5點(diǎn)對(duì)稱輻射取樣法布設(shè)采樣點(diǎn)，短草區(qū)按照“隨機(jī)”“等量”和“多點(diǎn)混合”的原則，采用蛇形法進(jìn)行采樣[4]。梯區(qū)、短草區(qū)分別取表層土樣（0～20 cm）15個(gè)，中層土樣（20～60 cm）15個(gè)和下層土樣（60～100 cm）15個(gè)。果嶺區(qū)采集0～20 cm土樣 20個(gè)，20～60 cm土樣10個(gè)。采集的各土樣分別過3 mm篩備用。

土壤分析分別測(cè)試了果嶺區(qū)、梯區(qū)、短草區(qū)不同層次的土樣，各項(xiàng)試驗(yàn)重復(fù)3次。參照國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)，土壤測(cè)試指標(biāo)為：pH值、有機(jī)質(zhì)、有效磷、硝酸鹽、氨態(tài)氮，用常規(guī)方法進(jìn)行化學(xué)分析。其中， pH值采用電極法，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-稀釋熱法，有效磷采用0.03 mol/ L NH4F-0.025mol/ L HCl 浸提鉬銻抗比色法，硝酸鹽和銨態(tài)氮分別采用酚二磺酸比色法和2 mol/ L KCl 浸提-靛酚藍(lán)比色法測(cè)定[6]。

2.2 水樣樣品制備與測(cè)定試驗(yàn)

鐵崗水庫(kù)承擔(dān)約600萬(wàn)人口的原水供應(yīng)，是深圳市“十一五”水資源重點(diǎn)擴(kuò)建工程。水庫(kù)擴(kuò)容導(dǎo)致毗鄰水庫(kù)的聚豪會(huì)高爾夫球場(chǎng)部分場(chǎng)地被淹，高爾夫球場(chǎng)與鐵崗水庫(kù)的位置關(guān)系見圖1。為了評(píng)估高爾夫球場(chǎng)各功能區(qū)土壤對(duì)水質(zhì)的潛在影響，模擬試驗(yàn)分別用鐵崗水庫(kù)水和去離子水浸泡不同功能區(qū)土壤樣本作比較。庫(kù)水采集后及時(shí)測(cè)定各項(xiàng)理化指標(biāo)，包括pH值、氨氮濃度、硝酸鹽濃度、高錳酸鹽指數(shù)、總氮濃度和總磷濃度。并與國(guó)家地表水水質(zhì)II類水標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）進(jìn)行比較。

水樣模擬試驗(yàn)裝置所用容器為特制的玻璃缸，底面積為31 cm×40 cm ，高80 cm ，總?cè)莘e99 L。從下至上依次將60～100 cm土層、20～60 cm土層、0～20 cm土層裝缸，各土層厚度均為4 cm，盡可能按原土壓實(shí)填平，使土壤總厚度為12 cm。各功能區(qū)土壤分別裝缸，然后分別緩慢灌入庫(kù)水和去離子水，設(shè)計(jì)水層高度為36 cm，即水土比取3：1（以高度計(jì)），每項(xiàng)試驗(yàn)重復(fù)3次。為避免不同光照和溫度對(duì)水中各組分含量產(chǎn)生影響，將玻璃缸統(tǒng)一置于實(shí)驗(yàn)室陰涼、通風(fēng)、避光之處。

根據(jù)國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)指標(biāo)，我們測(cè)定的水樣指標(biāo)有：pH、氨氮、硝酸鹽、高錳酸鉀鹽指數(shù)、總氮、總磷。對(duì)土壤浸泡后水中各組分的分析采用常規(guī)方法：pH值用玻璃電極法；硝酸態(tài)氮用雙波長(zhǎng)紫外分光光度法；高錳酸鹽指數(shù)用高錳酸鉀測(cè)定；總氮用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法；總磷用鉬酸銨分光光度法測(cè)定[7、8]。因果嶺區(qū)施肥和使用農(nóng)藥最頻繁，通常是每隔10 d施肥一次，殺菌一次，每隔一個(gè)月噴殺蟲劑一次，所以測(cè)定水樣指標(biāo)的時(shí)間統(tǒng)一定為浸泡土壤后1 d、15 d和30 d。

3 結(jié)果與分析

3.1 球道不同功能區(qū)土壤的主要成分含量及差異比較

對(duì)球道不同功能區(qū)各層土壤樣品主要成分的含量進(jìn)行測(cè)定并比較差異性，結(jié)果（表1）表明；該球場(chǎng)土壤呈酸性，各區(qū)土壤均呈現(xiàn)酸度隨土層深度增加而增大的趨勢(shì)，土層間差異不顯著；土壤有機(jī)質(zhì)主要分布在0～20 cm土層， 20～60 cm土層與60～100 cm土層的有機(jī)質(zhì)含量無顯著差異；除梯區(qū)外，其余功能區(qū)的硝酸鹽主要分布在0～20 cm土層， 中下層土壤硝酸鹽含量無顯著差異；因?yàn)殇@態(tài)氮能較快溢出或流失，各層土壤的銨態(tài)氮含量較低，并無顯著差異；有效磷主要分布在表土層，隨土壤深度增加而遞減，0～20 cm土層與 20～60 cm土層的有效磷含量差異顯著。梯區(qū)0～60 cm土層有效磷含量大且與 60～100 cm土層差異極顯著。綜上所述，各功能區(qū)土壤主要成分的分布規(guī)律為：主要集中在表土層，并呈現(xiàn)出隨土壤深度增加而遞減的趨勢(shì)。

表1數(shù)據(jù)說明在球場(chǎng)不同功能區(qū)同一土壤成分含量大小為：土壤酸庋是梯區(qū)>短草區(qū)>果嶺區(qū)，這與土層構(gòu)成有關(guān)，因?yàn)榍虻劳翆映Ｒ?guī)設(shè)計(jì)為果嶺地表下砂土層最厚（達(dá)60 cm）， 梯區(qū)、短草區(qū)地表下砂土層僅為果嶺的1/3、1/6；土壤有機(jī)質(zhì)含量為果嶺區(qū)>梯區(qū)>短草區(qū)，但差異不顯著，有機(jī)質(zhì)含量大小與施肥量、施肥頻度成正相關(guān)關(guān)系；硝酸鹽含量為梯區(qū)>果嶺區(qū)>短草區(qū)，果嶺、梯區(qū)差異不顯著，但顯著大于短草區(qū)；各區(qū)土壤的銨態(tài)氮含量無顯著差異；有效磷含量為梯區(qū)>果嶺區(qū)>短草區(qū)。結(jié)果表明有機(jī)質(zhì)、硝酸鹽和有效磷的含量均以梯區(qū)或果嶺為最大，這與梯區(qū)和果嶺是球場(chǎng)的重點(diǎn)養(yǎng)護(hù)區(qū)域密切相關(guān)。此外，各功能區(qū)土壤主要成分含量一致表現(xiàn)為：有效磷>銨態(tài)氮>硝酸鹽>有機(jī)質(zhì)，說明農(nóng)藥與肥料中的磷殘留量最大，參見圖2。

3.2 球道不同功能區(qū)土壤對(duì)水質(zhì)的影響

3.2.1 不同功能區(qū)土壤對(duì)去離子水水質(zhì)參數(shù)的影響 用去離子水浸泡各功能區(qū)土壤樣品，結(jié)果（見表2）表明：pH值均符合國(guó)家II類水標(biāo)準(zhǔn)，說明高爾夫球場(chǎng)土壤對(duì)環(huán)境水酸度無實(shí)質(zhì)性影響；氨氮及硝酸鹽含量在30 d內(nèi)均符合國(guó)家II類水標(biāo)準(zhǔn)；高錳酸鹽指數(shù)、總磷含量在30 d內(nèi)均嚴(yán)重超標(biāo)，對(duì)環(huán)境水質(zhì)構(gòu)成潛在威脅。同一功能區(qū)浸泡水樣中高錳酸鹽指數(shù)在30 d內(nèi)無明顯變化規(guī)律，但各區(qū)含量為梯區(qū)>短草區(qū)>果嶺區(qū)；同一功能區(qū)水樣中總磷含量在30 d內(nèi)變化不大，也無規(guī)律可循，但各區(qū)含量為果嶺區(qū)>梯區(qū)>短草區(qū)。這一結(jié)果表明總磷含量與施肥、用藥量及頻度是正相關(guān)的；土壤中總氮含量對(duì)環(huán)境水質(zhì)存在潛在威脅，短草區(qū)的在30 d內(nèi)超標(biāo)，果嶺區(qū)及梯區(qū)的在30 d內(nèi)變化無常，浸泡果嶺區(qū)30 d時(shí)水樣中總氮超標(biāo)，梯區(qū)則符合國(guó)家II類水標(biāo)準(zhǔn)，各區(qū)總氮含量為短草區(qū)>果嶺區(qū)>梯區(qū)，可見總氮含量與施肥量、施肥頻度沒有明顯的相關(guān)關(guān)系。水樣中總氮含量變化較復(fù)雜，土壤和水的化學(xué)反應(yīng)會(huì)造成氮的溢出。

3.2.2 不同功能區(qū)土壤對(duì)庫(kù)水水質(zhì)變化的影響 原水庫(kù)水的pH值符合國(guó)家II類水標(biāo)準(zhǔn)，氨氮及硝酸鹽含量也符合國(guó)家II類水標(biāo)準(zhǔn)；但庫(kù)水中的高錳酸鹽指數(shù)、總磷含量均嚴(yán)重超標(biāo)，總氮含量也超標(biāo)。用庫(kù)水與去離子水浸泡球場(chǎng)各功能區(qū)土壤樣品的結(jié)果相似（表3）：即浸泡后的庫(kù)水pH值符合國(guó)家II類水標(biāo)準(zhǔn)，氨氮及硝酸鹽含量也符合國(guó)家II類水標(biāo)準(zhǔn)；浸泡土壤的水樣高錳酸鹽指數(shù)與原水庫(kù)水的指標(biāo)值接近（嚴(yán)重超標(biāo)），試驗(yàn)數(shù)據(jù)說明高錳酸鹽指數(shù)在30 d內(nèi)的變化無規(guī)律可循，庫(kù)水不會(huì)改變土壤中高錳酸鹽的含量，土壤也不能調(diào)節(jié)庫(kù)水中高錳酸鹽含量，高錳酸鹽達(dá)到一定含量后呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，高錳酸鹽含量為梯區(qū)>短草區(qū)>果嶺區(qū)。由此可見，高錳酸鹽指數(shù)的大小與施肥量、施肥頻度大小沒有相關(guān)關(guān)系，或與球道的地形、土層結(jié)構(gòu)及土壤的淋溶作用有關(guān)，因果嶺區(qū)在球場(chǎng)中地勢(shì)較高且地表下60 cm厚度為砂土，高錳酸鹽容易流失；浸泡各區(qū)土壤水樣的總磷含量相比原庫(kù)水大幅降低，是因?yàn)樵瓗?kù)水與土壤作用后對(duì)總磷有一定的對(duì)沖作用[9]，但總磷含量在30 d內(nèi)無變化規(guī)律可循，含量為果嶺區(qū)>梯區(qū)>短草區(qū)，說明果嶺區(qū)總磷殘留量最大；庫(kù)水浸出的總氮含量也無規(guī)律可循，短草區(qū)的水樣在15 d和30 d后均超標(biāo)，果嶺區(qū)及梯區(qū)浸泡30 d后其含量不但不超標(biāo)，而且小于原庫(kù)水中的總氮（已超標(biāo)）含量，這說明土壤與庫(kù)水的化學(xué)反應(yīng)會(huì)造成氮的溢出，總氮含量為短草區(qū)>梯區(qū)>果嶺區(qū)，說明土壤中總氮含量與施肥量、施肥頻度沒有正相關(guān)關(guān)系，除短草區(qū)外，其他功能區(qū)土壤浸出物的總氮對(duì)庫(kù)水沒有威脅。

4 討論與結(jié)論

由于高爾夫球場(chǎng)的功能區(qū)域不同，土層構(gòu)造也不同，要求養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)不一，其施肥、用藥量和頻率不一致，因此造成土壤成分在球場(chǎng)不同功能區(qū)的含量存在差異，對(duì)環(huán)境水質(zhì)的潛在影響也不盡相同。

研究結(jié)果表明，高爾夫球場(chǎng)各功能區(qū)不同土層的土壤酸度均呈現(xiàn)隨土層深度增加而遞增的趨勢(shì)，施肥、用藥量及頻度對(duì)土壤pH值沒有實(shí)質(zhì)性影響；各區(qū)土壤主要成分含量一致表現(xiàn)為：有效磷>銨態(tài)氮>硝酸鹽>有機(jī)質(zhì)；各區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、硝酸鹽等主要成分都相對(duì)集中在表土層，并呈現(xiàn)隨土壤深度增加而遞減的趨勢(shì)。2種試驗(yàn)用水研究得出的相同結(jié)果為：土壤pH值對(duì)水質(zhì)沒有威脅；氨氮及硝酸鹽含量符合國(guó)家II類水標(biāo)準(zhǔn)；總磷含量對(duì)水質(zhì)存在潛在威脅。但用去離子水試驗(yàn)的高錳酸鹽指數(shù)對(duì)水質(zhì)構(gòu)成潛在威脅；短草區(qū)及果嶺區(qū)土壤的總氮含量對(duì)水質(zhì)存在潛在威脅。用庫(kù)水浸泡試驗(yàn)時(shí)，因原庫(kù)水中的總氮含量超標(biāo)，高錳酸鹽指數(shù)及總磷含量嚴(yán)重超標(biāo)，因此結(jié)果顯示：短草區(qū)的總氮含量對(duì)庫(kù)水存在潛在威脅；土壤中的高錳酸鹽含量對(duì)庫(kù)水沒有影響，即水中的高錳酸鹽含量達(dá)到一定值時(shí)會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象；浸泡后庫(kù)水總磷含量比原庫(kù)水總磷含量降低，這一結(jié)果說明試驗(yàn)用的庫(kù)水與土壤作用后對(duì)總磷有一定的對(duì)沖作用，這一現(xiàn)象有待進(jìn)一步研究。

基于果嶺在養(yǎng)護(hù)頻度和強(qiáng)度上都高于短草區(qū)和梯區(qū)的事實(shí)，以往在未進(jìn)行定量研究時(shí)總是推測(cè)高爾夫球場(chǎng)中果嶺區(qū)域是所有農(nóng)藥、肥料殘留物的重災(zāi)區(qū)。綜上研究，只有總磷殘留在果嶺所占比例最大，而高錳酸鹽在梯區(qū)和短草區(qū)的浸出物中含量大，總氮在短草區(qū)浸出物中含量最大。這不僅與各功能區(qū)施肥、用藥量及頻度有關(guān)，還與球道的地形、土壤的淋溶作用及各功能區(qū)不同的土層構(gòu)造相關(guān)。另外，從面積上講，每一球道中梯臺(tái)平均約占300 m2，坡度約為3%～5%，果嶺約占600 m2，坡度約為1.5%，其余主要為短草區(qū)，約10000 m2。短草區(qū)面積最大，是果嶺的17倍以上，是梯區(qū)的30倍以上。所以，球場(chǎng)土壤浸出物中的高錳酸鹽及總氮含量對(duì)環(huán)境構(gòu)成的潛在威脅不容忽視。因此，高爾夫球場(chǎng)只有改用無公害的有機(jī)肥和生物農(nóng)藥進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，其土壤才能不對(duì)環(huán)境水質(zhì)構(gòu)成危害和污染。

*基金項(xiàng)目：深圳市水務(wù)局科技計(jì)劃“深圳聚豪會(huì)高爾夫球場(chǎng)掩沒后對(duì)鐵崗水庫(kù)水質(zhì)影響的研究” 項(xiàng)目資助 （項(xiàng)目編號(hào)：2007100）

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