高爾夫球場功能區土壤主要成分及模擬其對水質的影響

何國強等

摘要：以深圳聚豪會高爾夫球場為例，研究了球場各功能區土壤的主要成分及其對環境水質的潛在影響，結果表明：各功能區土壤主要成分含量的垂直分布均呈現隨土壤深度增加而遞減；各功能區土壤主要成分含量一致表現為有：效磷>銨態氮>硝酸鹽>有機質；在不同功能區的土壤中，總磷在果嶺殘留量最大，農藥、肥料其余組分則在梯區或短草區殘留量大。土壤的主要成分含量除與肥料、農藥用量及施用頻度有關外，還與土層構成等因素相關；高錳酸鹽及總磷對環境水質存在潛在威脅；短草區及果嶺區的總氮對環境水質存在潛在威脅。

關鍵詞：高爾夫球場；功能區；土壤；水質

中圖分類號：X592

文獻標識碼：A

文章編號：1671-2641（2013）05-0000-00

高爾夫球場草坪的維護包括灌溉、施肥，和用一定量的農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。高爾夫球場在施肥、用藥過程中，必然會對土壤、地下水，甚至地表水產生一定的污染。過量的農藥和化肥還會隨地表徑流進入水體，造成污染，對其下游水體構成潛在威脅。若使用毒性高、殘留量大的農藥和化肥，對環境污染更大。2011年8月中旬，央視《經濟半小時》在連續幾期聚焦環境水源流失的困局后，矛頭直指高爾夫球場。高爾夫球場因侵占國有土地、與人爭水等原因而受到非議。相對而言，社會各界所擔心的環境問題卻未得到足夠的重視，國內的相關研究較少，尚未廣泛開展高爾夫球場污染現狀調查，更缺少定量的相關試驗。由于競技的需要， 高爾夫球場球道設置的梯區、短草區及果嶺3個主要功能區的養護標準比城市綠化要求高，不同功能區施用的肥料、農藥量和頻率不一致，因此對環境水質的影響程度也不同。近年來，國內黃承嘉、常智慧、金克林等人的研究認為，高爾夫球場使用的農藥化肥及高爾夫球場庫基氮磷浸出物對水環境存在潛在影響[1～4]，但相關研究或為球場的綜合影響或所用土壤樣品為果嶺、梯區和短草區的混合土樣，球場各功能區土壤對水質的細分影響則未見報道，因此以深圳聚豪會高爾夫球場（現名為港中旅聚豪高爾夫球會）為例研究球道內梯區、短草區及果嶺區域土壤主要成分對環境水質的影響，以期為今后采取相應的防范措施提供科學依據。

1 球場施肥與使用農藥概況

由于競技的需要， 高爾夫球場球道主要的功能區是果嶺、梯區、短草區及高草區。果嶺地表以下60 cm厚度為砂土層， 梯區地表以下20 cm厚度為砂土層， 短草區地表以下10 cm厚度為砂土層， 高草區地表以下5 cm厚度為沙土，所有功能區的其余土層為原分布區的土壤。除競技功能區外，高爾夫球場其他區域的綠地養護與城市綠化養護要求一致。高頻度的養護管理工作集中在果嶺、梯區和短草區，以聚豪會高爾夫球場為例，球道施肥情況是：短草區上半年共施肥2次，下半年每2個月施肥一次，氮肥的施肥量是4 g/m2/年，磷肥的施肥量是2.37 g/m2/年。果嶺與梯臺的養護水平大致相近，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護頻度和強度略大，每隔10 d施肥、殺菌各一次，每隔一個月噴殺蟲劑一次。球道其他區域在必要時使用的農藥有敵百蟲、敵敵畏和毒死蜱有機磷農藥等。

2 試驗材料與方法

2.1 土壤樣品的采集、制備與測定試驗

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

土壤分析分別測試了果嶺區、梯區、短草區不同層次的土樣，各項試驗重復3次。參照國家地表水環境質量標準的參數，土壤測試指標為：pH值、有機質、有效磷、硝酸鹽、氨態氮，用常規方法進行化學分析。其中， pH值采用電極法，有機質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，硝酸鹽和銨態氮分別采用酚二磺酸比色法和2 mol/ L KCl 浸提-靛酚藍比色法測定[6]。

2.2 水樣樣品制備與測定試驗

鐵崗水庫承擔約600萬人口的原水供應，是深圳市“十一五”水資源重點擴建工程。水庫擴容導致毗鄰水庫的聚豪會高爾夫球場部分場地被淹，高爾夫球場與鐵崗水庫的位置關系見圖1。為了評估高爾夫球場各功能區土壤對水質的潛在影響，模擬試驗分別用鐵崗水庫水和去離子水浸泡不同功能區土壤樣本作比較。庫水采集后及時測定各項理化指標，包括pH值、氨氮濃度、硝酸鹽濃度、高錳酸鹽指數、總氮濃度和總磷濃度。并與國家地表水水質II類水標準（GB3838-2002）進行比較。

水樣模擬試驗裝置所用容器為特制的玻璃缸，底面積為31 cm×40 cm ，高80 cm ，總容積99 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，盡可能按原土壓實填平，使土壤總厚度為12 cm。各功能區土壤分別裝缸，然后分別緩慢灌入庫水和去離子水，設計水層高度為36 cm，即水土比取3：1（以高度計），每項試驗重復3次。為避免不同光照和溫度對水中各組分含量產生影響，將玻璃缸統一置于實驗室陰涼、通風、避光之處。

根據國家地表水環境質量標準參數指標，我們測定的水樣指標有：pH、氨氮、硝酸鹽、高錳酸鉀鹽指數、總氮、總磷。對土壤浸泡后水中各組分的分析采用常規方法：pH值用玻璃電極法；硝酸態氮用雙波長紫外分光光度法；高錳酸鹽指數用高錳酸鉀測定；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定[7、8]。因果嶺區施肥和使用農藥最頻繁，通常是每隔10 d施肥一次，殺菌一次，每隔一個月噴殺蟲劑一次，所以測定水樣指標的時間統一定為浸泡土壤后1 d、15 d和30 d。

3 結果與分析

3.1 球道不同功能區土壤的主要成分含量及差異比較

對球道不同功能區各層土壤樣品主要成分的含量進行測定并比較差異性，結果（表1）表明；該球場土壤呈酸性，各區土壤均呈現酸度隨土層深度增加而增大的趨勢，土層間差異不顯著；土壤有機質主要分布在0～20 cm土層， 20～60 cm土層與60～100 cm土層的有機質含量無顯著差異；除梯區外，其余功能區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；因為銨態氮能較快溢出或流失，各層土壤的銨態氮含量較低，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，各功能區土壤主要成分的分布規律為：主要集中在表土層，并呈現出隨土壤深度增加而遞減的趨勢。

表1數據說明在球場不同功能區同一土壤成分含量大小為：土壤酸庋是梯區>短草區>果嶺區，這與土層構成有關，因為球道土層常規設計為果嶺地表下砂土層最厚（達60 cm）， 梯區、短草區地表下砂土層僅為果嶺的1/3、1/6；土壤有機質含量為果嶺區>梯區>短草區，但差異不顯著，有機質含量大小與施肥量、施肥頻度成正相關關系；硝酸鹽含量為梯區>果嶺區>短草區，果嶺、梯區差異不顯著，但顯著大于短草區；各區土壤的銨態氮含量無顯著差異；有效磷含量為梯區>果嶺區>短草區。結果表明有機質、硝酸鹽和有效磷的含量均以梯區或果嶺為最大，這與梯區和果嶺是球場的重點養護區域密切相關。此外，各功能區土壤主要成分含量一致表現為：有效磷>銨態氮>硝酸鹽>有機質，說明農藥與肥料中的磷殘留量最大，參見圖2。

3.2 球道不同功能區土壤對水質的影響

3.2.1 不同功能區土壤對去離子水水質參數的影響 用去離子水浸泡各功能區土壤樣品，結果（見表2）表明：pH值均符合國家II類水標準，說明高爾夫球場土壤對環境水酸度無實質性影響；氨氮及硝酸鹽含量在30 d內均符合國家II類水標準；高錳酸鹽指數、總磷含量在30 d內均嚴重超標，對環境水質構成潛在威脅。同一功能區浸泡水樣中高錳酸鹽指數在30 d內無明顯變化規律，但各區含量為梯區>短草區>果嶺區；同一功能區水樣中總磷含量在30 d內變化不大，也無規律可循，但各區含量為果嶺區>梯區>短草區。這一結果表明總磷含量與施肥、用藥量及頻度是正相關的；土壤中總氮含量對環境水質存在潛在威脅，短草區的在30 d內超標，果嶺區及梯區的在30 d內變化無常，浸泡果嶺區30 d時水樣中總氮超標，梯區則符合國家II類水標準，各區總氮含量為短草區>果嶺區>梯區，可見總氮含量與施肥量、施肥頻度沒有明顯的相關關系。水樣中總氮含量變化較復雜，土壤和水的化學反應會造成氮的溢出。

3.2.2 不同功能區土壤對庫水水質變化的影響 原水庫水的pH值符合國家II類水標準，氨氮及硝酸鹽含量也符合國家II類水標準；但庫水中的高錳酸鹽指數、總磷含量均嚴重超標，總氮含量也超標。用庫水與去離子水浸泡球場各功能區土壤樣品的結果相似（表3）：即浸泡后的庫水pH值符合國家II類水標準，氨氮及硝酸鹽含量也符合國家II類水標準；浸泡土壤的水樣高錳酸鹽指數與原水庫水的指標值接近（嚴重超標），試驗數據說明高錳酸鹽指數在30 d內的變化無規律可循，庫水不會改變土壤中高錳酸鹽的含量，土壤也不能調節庫水中高錳酸鹽含量，高錳酸鹽達到一定含量后呈現飽和狀態，高錳酸鹽含量為梯區>短草區>果嶺區。由此可見，高錳酸鹽指數的大小與施肥量、施肥頻度大小沒有相關關系，或與球道的地形、土層結構及土壤的淋溶作用有關，因果嶺區在球場中地勢較高且地表下60 cm厚度為砂土，高錳酸鹽容易流失；浸泡各區土壤水樣的總磷含量相比原庫水大幅降低，是因為原庫水與土壤作用后對總磷有一定的對沖作用[9]，但總磷含量在30 d內無變化規律可循，含量為果嶺區>梯區>短草區，說明果嶺區總磷殘留量最大；庫水浸出的總氮含量也無規律可循，短草區的水樣在15 d和30 d后均超標，果嶺區及梯區浸泡30 d后其含量不但不超標，而且小于原庫水中的總氮（已超標）含量，這說明土壤與庫水的化學反應會造成氮的溢出，總氮含量為短草區>梯區>果嶺區，說明土壤中總氮含量與施肥量、施肥頻度沒有正相關關系，除短草區外，其他功能區土壤浸出物的總氮對庫水沒有威脅。

4 討論與結論

由于高爾夫球場的功能區域不同，土層構造也不同，要求養護標準不一，其施肥、用藥量和頻率不一致，因此造成土壤成分在球場不同功能區的含量存在差異，對環境水質的潛在影響也不盡相同。

研究結果表明，高爾夫球場各功能區不同土層的土壤酸度均呈現隨土層深度增加而遞增的趨勢，施肥、用藥量及頻度對土壤pH值沒有實質性影響；各區土壤主要成分含量一致表現為：有效磷>銨態氮>硝酸鹽>有機質；各區土壤有機質、有效磷、硝酸鹽等主要成分都相對集中在表土層，并呈現隨土壤深度增加而遞減的趨勢。2種試驗用水研究得出的相同結果為：土壤pH值對水質沒有威脅；氨氮及硝酸鹽含量符合國家II類水標準；總磷含量對水質存在潛在威脅。但用去離子水試驗的高錳酸鹽指數對水質構成潛在威脅；短草區及果嶺區土壤的總氮含量對水質存在潛在威脅。用庫水浸泡試驗時，因原庫水中的總氮含量超標，高錳酸鹽指數及總磷含量嚴重超標，因此結果顯示：短草區的總氮含量對庫水存在潛在威脅；土壤中的高錳酸鹽含量對庫水沒有影響，即水中的高錳酸鹽含量達到一定值時會出現飽和現象；浸泡后庫水總磷含量比原庫水總磷含量降低，這一結果說明試驗用的庫水與土壤作用后對總磷有一定的對沖作用，這一現象有待進一步研究。

基于果嶺在養護頻度和強度上都高于短草區和梯區的事實，以往在未進行定量研究時總是推測高爾夫球場中果嶺區域是所有農藥、肥料殘留物的重災區。綜上研究，只有總磷殘留在果嶺所占比例最大，而高錳酸鹽在梯區和短草區的浸出物中含量大，總氮在短草區浸出物中含量最大。這不僅與各功能區施肥、用藥量及頻度有關，還與球道的地形、土壤的淋溶作用及各功能區不同的土層構造相關。另外，從面積上講，每一球道中梯臺平均約占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，約10000 m2。短草區面積最大，是果嶺的17倍以上，是梯區的30倍以上。所以，球場土壤浸出物中的高錳酸鹽及總氮含量對環境構成的潛在威脅不容忽視。因此，高爾夫球場只有改用無公害的有機肥和生物農藥進行養護，其土壤才能不對環境水質構成危害和污染。

*基金項目：深圳市水務局科技計劃“深圳聚豪會高爾夫球場掩沒后對鐵崗水庫水質影響的研究” 項目資助 （項目編號：2007100）

參考文獻：

[1] 黃承嘉. 高爾夫球場農藥化肥對水環境的影響和對策[J]. 農村生態環境， 1998（1） ：35 -38 .

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