高爾夫球場(chǎng)草坪綠量及計(jì)算模型研究

蘇德榮 勾玉瑩 陳思佳

摘要：城市綠地植物綠量是定量評(píng)價(jià)綠地植物生態(tài)功能的重要參考指標(biāo)，但針對(duì)高爾夫球場(chǎng)草坪綠量的研究報(bào)道較少。高爾夫球場(chǎng)除具備運(yùn)動(dòng)功能外，也是一塊面積較大的城市綠地，其中，草坪面積占很大比例。通過(guò)分析表明，城市綠地的綠量可用即時(shí)綠量和時(shí)段綠量來(lái)測(cè)算，并以高爾夫球場(chǎng)草坪為例，提出了草坪即時(shí)綠量與年度綠量計(jì)算模型。實(shí)地觀測(cè)結(jié)果表明，模型計(jì)算的草坪綠量與實(shí)際觀測(cè)結(jié)果比較一致。

關(guān)鍵詞：草坪綠量；即時(shí)綠量；時(shí)段綠量；高爾夫球場(chǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G 849.3；X 171 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-5500（2013）05-0061-05

收稿日期：2013-08-22； 修回日期：2013-10-09

基金項(xiàng)目：奧林高爾夫教育與研究基金（AL2011011）資助

作者簡(jiǎn)介：蘇德榮（1959-），男，甘肅永靖人，教授，主要從事草地生態(tài)水文研究。

E-mail：suderong@163.com

高爾夫球場(chǎng)除去運(yùn)動(dòng)功能外，另一個(gè)重要目的就是改善生態(tài)，保護(hù)環(huán)境，為人們提供游憩、娛樂(lè)、休閑的場(chǎng)所。高爾夫球場(chǎng)就其功能來(lái)說(shuō)是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)地，但從場(chǎng)地的組成及其屬性分析就是一塊城市綠地，其中不僅有草坪，也有喬灌地被，山塘水系。高爾夫球場(chǎng)草坪同城市綠地一樣發(fā)揮著與其規(guī)模、屬性相應(yīng)的生態(tài)功能[1]。近年人們對(duì)城市綠地的生態(tài)功能及其評(píng)價(jià)方法研究較多，這對(duì)于科學(xué)認(rèn)識(shí)城市綠地的生態(tài)功能，保障城市綠地生態(tài)功能的發(fā)揮具有十分重要的作用[2]。但是，一個(gè)占地面積60 hm²的高爾夫球場(chǎng)，人們只關(guān)注的是高爾夫球運(yùn)動(dòng)，或者只注意到高爾夫球場(chǎng)占用了多少土地，草坪養(yǎng)護(hù)使用了多少水，對(duì)于高爾夫球場(chǎng)的綠色空間發(fā)揮的生態(tài)功能研究較少。本文以高爾夫球場(chǎng)草坪為研究對(duì)象，在分析城市綠地不同綠量概念的基礎(chǔ)上，提出了高爾夫球場(chǎng)草坪綠量的概念及計(jì)算模型，并在北京疊泉高爾夫球場(chǎng)從2011年4～11月進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)，以測(cè)算高爾夫球場(chǎng)草坪的總綠量。

1 綠地植物綠量的研究概況

綠色植物通過(guò)光合作用吸收二氧化碳，釋放氧氣，在城市生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著固碳釋氧、保持水土等生態(tài)功能。為了評(píng)價(jià)城市綠地的生態(tài)功能，20世紀(jì)90年代提出了綠化量或綠色量值的概念[3]，即綠地植物綠量。作為評(píng)價(jià)城市綠化數(shù)量的指標(biāo)之一，綠量的概念目前有兩種不同的認(rèn)識(shí)[4]。一是以植物莖葉所占據(jù)的空間體積為依據(jù)的三維綠量，單位為m³，或單位面積三維綠量，m³/m²。三維綠量相對(duì)于常規(guī)的綠化覆蓋率等平面評(píng)價(jià)指標(biāo)，能更好地反映城市綠地空間結(jié)構(gòu)特征，更全面地體現(xiàn)城市綠地的環(huán)境效益和生態(tài)功能[5]。三維綠量對(duì)于指導(dǎo)城市綠地規(guī)劃設(shè)計(jì)和植物配置也具有重要意義。二是綠量的表達(dá)就是葉面積量或葉面積指數(shù)[6]。因?yàn)榫G地植物固碳釋氧等生態(tài)效益的大小主要是由植物截獲太陽(yáng)光能的數(shù)量而決定，綠色植物的葉面積決定了光能轉(zhuǎn)換效率和數(shù)量，這與綠地植物生態(tài)效益的多少直接相關(guān)。陳自新等[7]對(duì)北京市典型綠化形式提出以葉面積總量來(lái)衡量植被的綠量，并利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，建立園林樹(shù)木植株個(gè)體綠量模型用以估算綠地的綠量。以植物葉面積總量為依據(jù)的綠量，單位為m²。如果以單位面積上的葉面積來(lái)計(jì)算，就是葉面積指數(shù)。以葉面積量為依據(jù)的綠量可稱(chēng)為二維綠量，相對(duì)于三維綠量的概念，二維綠量比較注重綠色植物發(fā)揮生態(tài)效益的本質(zhì)，因?yàn)閺闹参锏纳泶x來(lái)看，光合作用、呼吸作用、水分代謝、物質(zhì)代謝、能量代謝等過(guò)程大都是通過(guò)葉片進(jìn)行的，葉片的多少及其生長(zhǎng)狀況直接影響植物的新陳代謝，綠地植物的生長(zhǎng)狀況。而三維綠量更注重植物綠色部分的空間分布。

城市綠地植物綠量的定量研究是進(jìn)行以綠量為參數(shù)的綠地生態(tài)功能評(píng)價(jià)和生態(tài)效益計(jì)算的基礎(chǔ)。三維綠量的計(jì)測(cè)方法多是從綠地植物的三維結(jié)構(gòu)出發(fā)來(lái)研究綠量的大小[8]，目前三維綠量計(jì)測(cè)大多以喬灌木為主，采用遙感影像信息、GIS等手段計(jì)算森林或樹(shù)木的三維綠量[9-11]。陳自新等[12]以葉面積觀測(cè)的二維綠量，測(cè)算了北京城市園林常用園林植物的葉面積指數(shù)，其中，草坪草的葉面積指數(shù)為，草地早熟禾8.74，野牛草6.45，結(jié)縷草10.24。鄭鋒先等[13]對(duì)青島市多種園林綠地的綠量進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果表明，青島市常見(jiàn)喬木的葉面積指數(shù)為2.02～4.94，灌木植物的葉面積指數(shù)為1.34～3.06，草本植物的葉面積指數(shù)為3.68～6.43，其中，草坪草的葉面積指數(shù)為，草地早熟禾3.68，多年生黑麥草4.87，高羊茅6.43，并建議城市綠地盡量選擇葉面積指數(shù)較高的物種，完善綠地植物群落層次結(jié)構(gòu)，以提高綠量水平，最大程度地發(fā)揮園林綠地的生態(tài)效益。

從前人的研究結(jié)果可以看出，同為草坪植物但反映單位面積綠量的葉面積指數(shù)變化很大。其原因在于對(duì)草坪綠量觀測(cè)計(jì)量的前提條件表述不夠清晰，對(duì)草坪需要定期修剪的管理實(shí)踐缺乏考慮，從而缺少比較草坪綠量大小的基礎(chǔ)。同時(shí)，前人的研究較少注意草坪綠量的時(shí)間動(dòng)態(tài)性，因?yàn)椴煌竟?jié)草坪草的生長(zhǎng)量變化很大，因此，不同時(shí)期草坪的綠量也不應(yīng)相同。所以，提出了即時(shí)綠量（Instant green quantity）與時(shí)段綠量（Period green quantity）的概念，并結(jié)合高爾夫球場(chǎng)草坪，提出了計(jì)算高爾夫球場(chǎng)草坪即時(shí)綠量、時(shí)段綠量或年綠量的數(shù)學(xué)模型。

2 草坪綠量及計(jì)算模型

高爾夫球場(chǎng)或城市綠地中的草坪，都是選用多年生禾草經(jīng)人工建植而成，并需要定期修剪養(yǎng)護(hù)。草坪的特點(diǎn)是草坪草植株相對(duì)細(xì)小，草種相對(duì)單一，群落比較致密，需經(jīng)常修剪以保持草坪的均勻整齊。修剪是草坪養(yǎng)護(hù)管理的重要措施之一，草坪每次的修剪量原則上不超過(guò)草長(zhǎng)的1/3。草坪修剪高度雖然比較低矮，但草坪草地上部分的枝葉密度很高，因此，草坪不僅常年覆蓋地面，具有很好的保持水土、防止揚(yáng)塵、美化環(huán)境等生態(tài)功能，而且具有重要的固碳釋氧功能和效益。以草坪綠量為基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)草坪固碳釋氧等生態(tài)功能的方法具有直觀簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。

無(wú)論是考慮植物綠色部分所占空間大小的三維綠量，還是著重從葉片所發(fā)揮的生態(tài)功能出發(fā)用葉面積反映植物綠量，綠量的計(jì)量應(yīng)當(dāng)是一定時(shí)間的綠色空間體積或葉面積，因?yàn)橹参锞G色部分的數(shù)量是隨生長(zhǎng)季節(jié)變化的。在觀測(cè)時(shí)刻所得到的綠地植物的綠量可稱(chēng)為即時(shí)綠量，其值隨著植物生長(zhǎng)季節(jié)和養(yǎng)護(hù)管理措施而變化，比如，草坪的即時(shí)綠量不僅受到草坪草生長(zhǎng)季節(jié)的影響，而且受到修剪的人為調(diào)控，修剪前后的草坪綠量，無(wú)論是用三維綠量還是用葉面積綠量來(lái)計(jì)量，都會(huì)出現(xiàn)突變。因此，即時(shí)綠量客觀反映了植物綠量隨時(shí)間變化的特點(diǎn)，即時(shí)綠量就是綠量的時(shí)間密度，不同生長(zhǎng)季具有不同的密度值。由于定期的修剪，草坪的即時(shí)綠量隨著時(shí)間波動(dòng)。在一個(gè)時(shí)段內(nèi)即時(shí)綠量的總和或積分稱(chēng)為時(shí)段綠量，若時(shí)段為年，即為年綠量（Annual green quantity）。時(shí)段綠量或年綠量反映了植物在一定時(shí)段內(nèi)持續(xù)發(fā)揮生態(tài)功能的基礎(chǔ)——綠色物質(zhì)的總量，這是評(píng)價(jià)綠地植物生態(tài)功能和效益的基礎(chǔ)。年綠量具有年際變化的特征。

因此，草坪的即時(shí)綠量就是觀測(cè)當(dāng)天草坪綠色部分的空間體積即三維綠量，或草坪草的總?cè)~面積即二維綠量，或草坪地上綠色部分的生物量，可分別用單位面積上每天的體積、葉面積或生物量來(lái)表示，若用三維綠量表示即m³/（m²·d）；用葉面積表示：m²/（m²·d）；用生物量表示kg/（m²·d）。綠量的3種表示方法，即三維空間體積、葉面積和生物量之間存在相關(guān)性，可以進(jìn)行互相換算。圖1為定期修剪的草坪綠量變化過(guò)程示意圖。根據(jù)即時(shí)綠量的概念，圖中折線每點(diǎn)的縱坐標(biāo)值就是單位面積上草坪的即時(shí)綠量，也稱(chēng)當(dāng)日的綠量，或綠量時(shí)間密度。而折線與橫坐標(biāo)及時(shí)段所包圍的面積就是單位面積草坪的時(shí)段綠量。

根據(jù)圖1，單位面積上草坪在觀測(cè)當(dāng)日的即時(shí)綠量，或綠量時(shí)間密度函數(shù)為g（t），假定草坪生長(zhǎng)高度隨時(shí)間的變化為線性關(guān)系，則單位面積上草坪的即時(shí)

圖1 草坪綠量概念模型示意圖

Fig.1 Concept model for turf green quantity

式中：a，b分別為草坪生長(zhǎng)高度隨時(shí)間變化關(guān)系的截距和斜率；t為時(shí)間（d）；T為草坪兩次修剪之間的生長(zhǎng)延續(xù)時(shí)段；G為時(shí)段綠量。

從（2）式可以看出，草坪兩次修剪之間的時(shí)段綠量由兩部分組成，即修剪留茬高度組成的相對(duì)固定的綠量，即圖1中留茬高度與修剪后延續(xù)生長(zhǎng)時(shí)段之間的面積aT和圖1中修剪后延續(xù)生長(zhǎng)時(shí)段形成的三角形的面積12bT²，這部分可視為草坪變動(dòng)的綠量。

在一定時(shí)段內(nèi)如果草坪修剪了m次，則時(shí)段綠量就是：

如果每次的修剪高度保持不變，則時(shí)段綠量為

m為修剪次數(shù)。如果一年內(nèi)修剪了n次，則把每次修剪后生長(zhǎng)延續(xù)時(shí)段的長(zhǎng)度累加就是草坪的年綠量，即

草坪年綠量仍然分為兩部分，修剪高度以內(nèi)相對(duì)固定的綠量和修剪后生長(zhǎng)變化的綠量。

3 試驗(yàn)方法

3.1 場(chǎng)地概況

觀測(cè)場(chǎng)地位于北京疊泉高爾夫球場(chǎng)，地處北京市朝陽(yáng)區(qū)。球場(chǎng)27洞，占地面積155 hm²，其中，草坪面積73 hm²，占球場(chǎng)總面積的47.1%。草坪草主要是草地早熟禾（Poa pretensis），只有果嶺草坪為匍匐翦股穎（Agrostis stolonifera），果嶺草坪面積僅占草坪面積的2.9%。除草坪外，球場(chǎng)內(nèi)還有林地、水域以及部分硬化道路，其中，林地面積62 hm²，占球場(chǎng)總面積的40%，水域面積12 hm²，占球場(chǎng)總面積7.7%，道路及建筑面積占球場(chǎng)總面積的5.2%。

3.2 觀測(cè)方法

為了觀測(cè)果嶺草坪的生物量，采取剪草機(jī)滾刀定位取樣方法，滾刀式剪草機(jī)（JohnDeer 220B）旋轉(zhuǎn)10圈為一個(gè)觀測(cè)小區(qū)，小區(qū)面積為剪草機(jī)滾刀幅寬乘以滾刀旋轉(zhuǎn)10圈的剪草長(zhǎng)度，即0.56 m×2.96=1.66 m²。剪草機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行2.96 m后停車(chē)，取出集草斗的草屑，放入塑封袋中待測(cè)。

球道草坪生物量數(shù)據(jù)：選取樣方草屑鮮重的1/10作為樣本，稱(chēng)重后進(jìn)行烘干。果嶺草坪生物量數(shù)據(jù)：果嶺草屑中取1/3稱(chēng)重。72 ℃烘干，連續(xù)烘干12 h。以1 h間隔兩次烘干稱(chēng)重，重量不改變時(shí)則烘干結(jié)束。

草坪葉面積數(shù)據(jù)：1）在塑料布上剪取一個(gè)2 cm²的空缺；2）將塑料布覆蓋在取樣點(diǎn)上用剪子沿空缺邊縱向剪斷草皮，橫向齊地面剪掉葉片；3）將剪下的葉片收集在小塑封袋中，共收集5個(gè)樣本點(diǎn)；4）將收集到的葉片盡量緊湊有序地粘在透明膠帶上，粘好后鋪在坐標(biāo)紙上掃描。根據(jù)需要，壓上玻璃板以保證葉片平整；5）將葉面積圖片資料放到Photoshop中處理，選中掃描的葉片，并計(jì)算其面積。

4 結(jié)果與分析

4.1 草坪綠量的動(dòng)態(tài)變化及時(shí)段綠量

草坪即時(shí)綠量與修剪高度和修剪次數(shù)有關(guān)（圖2），草坪分別在5月5、10、19和22日進(jìn)行修剪，留茬高度為5月19日之前15 mm，之后為20 mm。5月5日修剪后的即時(shí)綠量為0.015 m³/m²，到5月10日修剪前，即時(shí)綠量為0.017 5 m³/m²，增加了0.002 5 m³/m²?？梢钥闯鲂藜糸g隔越長(zhǎng)，草坪增加的高度就

圖2 草地早熟禾草坪即時(shí)綠量隨修剪高度的變化

Fig.2 Change of instant green quantity with mowing

height of Kentucky bluegrass turf

越大，即時(shí)綠量也越大。

草坪綠量模型假定草坪修剪后的生長(zhǎng)高度隨時(shí)間的變化為線性，可以得出時(shí)段綠量計(jì)算模型的參數(shù)b=0.831 4，即圖中擬合直線的斜率（圖3）。以修剪高度1.5 cm和2.0 cm按相應(yīng)的時(shí)段天數(shù)用時(shí)段綠量計(jì)算模型（5）式計(jì)算，得到不同時(shí)間的累計(jì)時(shí)段綠量（圖4）。從年初草坪返青到年末枯黃，草坪的時(shí)段綠量是隨著時(shí)間的延續(xù)逐漸累加，圖中截止任意時(shí)刻之前的綠量就是時(shí)段總綠量，圖中從草坪返青到10月中旬球道草坪的總綠量為9.812 m³/m²。這一結(jié)果與陳自新等[12]給出的北京地區(qū)草地早熟禾草坪綠量8.74較接近。

圖3 草地早熟禾草坪修剪后的生長(zhǎng)高度

隨時(shí)間的變化關(guān)系

Fig.3 Dynamic change of growing height of Kentucky

bluegrass turf after mowing

圖4 草地早熟禾草坪?jiǎn)挝幻娣e時(shí)段

綠量與時(shí)間的關(guān)系

Fig.4 Dynamic change of period green quantity of

Kentucky bluegrass turf in unit area

4.2 草坪綠量與葉面積指數(shù)的關(guān)系

草地早熟禾草坪不同修剪高度的葉面積指數(shù)（LAI）與修剪高度成線性關(guān)系（圖5）。草坪綠量的計(jì)量單位為m³/m²，實(shí)際上就是草坪綠色部分的高度即草坪高度。因此，草坪修剪高度與LAI的關(guān)系也就是草坪綠量與LAI的關(guān)系。應(yīng)用試驗(yàn)得到LAI=1.302 5 h-1.093，當(dāng)修剪高度為5 cm時(shí)，草坪的LAI為5.42，而陳自新[12]和鄭鋒先等[13]的研究結(jié)果分別是8.74和3.68，這相當(dāng)于7.6 cm和3.7 cm的草坪草高度。由此說(shuō)明，草坪綠量與修剪高度緊密相關(guān)，草坪的定期修剪使綠量大小存在波動(dòng)，但時(shí)段總綠量總是增加的。

圖5 草地早熟禾草坪葉面積指數(shù)與

修剪高度的關(guān)系

Fig.5 Relationship between leaf area index（LAI） and

mowing height of Kentucky bluegrass turf

4.3 草坪地上生物量與葉面積指數(shù)的關(guān)系

草坪草的特點(diǎn)是密植低矮，其地上枝葉部分的生物量也可以反映草坪的綠量，這與喬、灌木及其他植物有較大的區(qū)別，而且草坪地上部分的生物量容易測(cè)得。草坪LAI越大，地上生物量就越多，而草坪LAI越大，草坪的綠量就越大，因此，可以利用圖6中草坪地上生物量與LAI的關(guān)系，用草坪地上生物量直接表示草坪綠量的大小。

圖6 草地早熟禾草坪地上生物量與

葉面積指數(shù)的關(guān)系

Fig.6 Relationship between leaf area index（LAI） and

aboveground biomass（dry matter） of Kentucky bluegrass turf

5 結(jié)論

植物生長(zhǎng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，因此，反映植物綠色空間大小的綠量也應(yīng)當(dāng)是隨植物生長(zhǎng)變化。草坪作為城市綠地，其地上綠色空間的大小不僅取決于生長(zhǎng)季節(jié)，也與草坪必須進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)修剪有關(guān)。即時(shí)綠量就是在一定觀測(cè)時(shí)刻草坪或其他植物所具有的綠色體量，而時(shí)段綠量或年綠量就是一定時(shí)期或一年內(nèi)植物綠色部分呈現(xiàn)的總體量。即時(shí)綠量只反映了當(dāng)時(shí)植物綠色部分的體量，隨著生長(zhǎng)季節(jié)的變化，不同時(shí)期即時(shí)綠量的觀測(cè)結(jié)果不同，時(shí)段綠量就是一定時(shí)段累積的綠量，表示綠色植物或草坪持續(xù)發(fā)揮生態(tài)環(huán)境功能的多少。

高爾夫球場(chǎng)草坪需要定期修剪養(yǎng)護(hù)，草坪的這一特點(diǎn)與其他植物不同并影響草坪綠量的測(cè)算。草坪即時(shí)綠量、時(shí)段綠量及年綠量計(jì)算模型，可以用于根據(jù)草坪的修剪高度來(lái)計(jì)算草坪不同的綠量。同時(shí)，草坪綠量與葉面積指數(shù)及草坪地上生物量之間可以相互換算，這三者間的關(guān)系實(shí)際就是草坪?jiǎn)挝幻娣e綠色體量與單位面積葉面積總量以及單位面積地上生物量之間的關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

[1] 盧璐，蘇德榮.高爾夫球場(chǎng)草坪生態(tài)效益及其價(jià)值估算[J].生態(tài)學(xué)雜志，2010，29（10）：2022-2027.

[2] 毛齊正，羅上華，馬克明，等.城市綠地生態(tài)評(píng)價(jià)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，32（17）：5589-5600.

[3] 黃曉鴛.城市生存環(huán)境綠色量值群的研究（2）—關(guān)于城市生存環(huán)境的綠色量值[J].中國(guó)園林，1998（2）：55-57.

[4] 李偉，賈寶全，王成，等.城市森林三維綠量研究現(xiàn)狀與展望[J].世界林業(yè)研究，2008（4）：31-34.

[5] 周堅(jiān)華.城市生存環(huán)境綠色量值群的研究（5）—綠化三維量及其應(yīng)用研究[J].中國(guó)園林，1998（5）：61-63.

[6] 劉立民，劉明.綠量—城市綠化評(píng)估的新概念[J].中國(guó)園林，2000（5）：31-33.

[7] 陳自新，蘇雪痕，劉少宗，等.北京城市園林綠化生態(tài)效益的研究（2） [J].中國(guó)園林，1998（2）：51-54.

[8] 劉濱誼，姜允芳.中國(guó)城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的研究[J].城市規(guī)劃匯刊，2002（2）：27-29.

[9] 王婷婷，楊學(xué)軍，胡松竹，等.綠量測(cè)算方法比較研究[J].中國(guó)城市林業(yè)，2010（4）：36-38.

[10] 劉常富，何興元，陳瑋，等.沈陽(yáng)城市森林三維綠量測(cè)算[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28（3）：33-37.

[11] 安勇，卓麗環(huán).哈爾濱市紫丁香綠量[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，32（6）：81-84.

[12] 陳自新，蘇雪痕.北京城市園林綠化生態(tài)效益的研究（3） [J].中國(guó)園林，1998（3）：53-56.

[13] 鄭鋒先，周春玲，徐和訓(xùn)，等.青島市園林綠地綠量研究[J].江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009（4）：39-41.

Study on calculation model of green quantity

for turf of golf course

SU De-rong，GOU Yu-ying，CHEN Si-jia

（Turfgrass Institute of Beijing Forestry University，Beijing 100083，China）

Abstract：The green quantity of turf plants is an important index for quantitative evaluation，however，the report is rare in terms of golf course.The turf accounts for a large proportion of golf course and functions as urban green land in cities as well.The green quantity could be measured with instant quantity and period quantity.And the golf course turf was used as the example to establish the model to estimate the green quantity.The result indicated that the estimated values was fitted to the measured ones.

Key words： turf green quantity；instant green quantity；period green quantity；golf course