高爾夫球場草坪綠量及計算模型研究

蘇德榮 勾玉瑩 陳思佳

摘要：城市綠地植物綠量是定量評價綠地植物生態功能的重要參考指標，但針對高爾夫球場草坪綠量的研究報道較少。高爾夫球場除具備運動功能外，也是一塊面積較大的城市綠地，其中，草坪面積占很大比例。通過分析表明，城市綠地的綠量可用即時綠量和時段綠量來測算，并以高爾夫球場草坪為例，提出了草坪即時綠量與年度綠量計算模型。實地觀測結果表明，模型計算的草坪綠量與實際觀測結果比較一致。

關鍵詞：草坪綠量；即時綠量；時段綠量；高爾夫球場

中圖分類號：G 849.3；X 171 文獻標識碼：A 文章編號：1009-5500（2013）05-0061-05

收稿日期：2013-08-22； 修回日期：2013-10-09

基金項目：奧林高爾夫教育與研究基金（AL2011011）資助

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

E-mail：suderong@163.com

高爾夫球場除去運動功能外，另一個重要目的就是改善生態，保護環境，為人們提供游憩、娛樂、休閑的場所。高爾夫球場就其功能來說是一個運動的場地，但從場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。高爾夫球場草坪同城市綠地一樣發揮著與其規模、屬性相應的生態功能[1]。近年人們對城市綠地的生態功能及其評價方法研究較多，這對于科學認識城市綠地的生態功能，保障城市綠地生態功能的發揮具有十分重要的作用[2]。但是，一個占地面積60 hm²的高爾夫球場，人們只關注的是高爾夫球運動，或者只注意到高爾夫球場占用了多少土地，草坪養護使用了多少水，對于高爾夫球場的綠色空間發揮的生態功能研究較少。本文以高爾夫球場草坪為研究對象，在分析城市綠地不同綠量概念的基礎上，提出了高爾夫球場草坪綠量的概念及計算模型，并在北京疊泉高爾夫球場從2011年4～11月進行實地觀測，以測算高爾夫球場草坪的總綠量。

1 綠地植物綠量的研究概況

綠色植物通過光合作用吸收二氧化碳，釋放氧氣，在城市生態系統中發揮著固碳釋氧、保持水土等生態功能。為了評價城市綠地的生態功能，20世紀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。作為評價城市綠化數量的指標之一，綠量的概念目前有兩種不同的認識[4]。一是以植物莖葉所占據的空間體積為依據的三維綠量，單位為m³，或單位面積三維綠量，m³/m²。三維綠量相對于常規的綠化覆蓋率等平面評價指標，能更好地反映城市綠地空間結構特征，更全面地體現城市綠地的環境效益和生態功能[5]。三維綠量對于指導城市綠地規劃設計和植物配置也具有重要意義。二是綠量的表達就是葉面積量或葉面積指數[6]。因為綠地植物固碳釋氧等生態效益的大小主要是由植物截獲太陽光能的數量而決定，綠色植物的葉面積決定了光能轉換效率和數量，這與綠地植物生態效益的多少直接相關。陳自新等[7]對北京市典型綠化形式提出以葉面積總量來衡量植被的綠量，并利用實測數據，建立園林樹木植株個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的綠量，單位為m²。如果以單位面積上的葉面積來計算，就是葉面積指數。以葉面積量為依據的綠量可稱為二維綠量，相對于三維綠量的概念，二維綠量比較注重綠色植物發揮生態效益的本質，因為從植物的生理代謝來看，光合作用、呼吸作用、水分代謝、物質代謝、能量代謝等過程大都是通過葉片進行的，葉片的多少及其生長狀況直接影響植物的新陳代謝，綠地植物的生長狀況。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行以綠量為參數的綠地生態功能評價和生態效益計算的基礎。三維綠量的計測方法多是從綠地植物的三維結構出發來研究綠量的大小[8]，目前三維綠量計測大多以喬灌木為主，采用遙感影像信息、GIS等手段計算森林或樹木的三維綠量[9-11]。陳自新等[12]以葉面積觀測的二維綠量，測算了北京城市園林常用園林植物的葉面積指數，其中，草坪草的葉面積指數為，草地早熟禾8.74，野牛草6.45，結縷草10.24。鄭鋒先等[13]對青島市多種園林綠地的綠量進行了調查，結果表明，青島市常見喬木的葉面積指數為2.02～4.94，灌木植物的葉面積指數為1.34～3.06，草本植物的葉面積指數為3.68～6.43，其中，草坪草的葉面積指數為，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較高的物種，完善綠地植物群落層次結構，以提高綠量水平，最大程度地發揮園林綠地的生態效益。

從前人的研究結果可以看出，同為草坪植物但反映單位面積綠量的葉面積指數變化很大。其原因在于對草坪綠量觀測計量的前提條件表述不夠清晰，對草坪需要定期修剪的管理實踐缺乏考慮，從而缺少比較草坪綠量大小的基礎。同時，前人的研究較少注意草坪綠量的時間動態性，因為不同季節草坪草的生長量變化很大，因此，不同時期草坪的綠量也不應相同。所以，提出了即時綠量（Instant green quantity）與時段綠量（Period green quantity）的概念，并結合高爾夫球場草坪，提出了計算高爾夫球場草坪即時綠量、時段綠量或年綠量的數學模型。

2 草坪綠量及計算模型

高爾夫球場或城市綠地中的草坪，都是選用多年生禾草經人工建植而成，并需要定期修剪養護。草坪的特點是草坪草植株相對細小，草種相對單一，群落比較致密，需經常修剪以保持草坪的均勻整齊。修剪是草坪養護管理的重要措施之一，草坪每次的修剪量原則上不超過草長的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、防止揚塵、美化環境等生態功能，而且具有重要的固碳釋氧功能和效益。以草坪綠量為基礎的評價草坪固碳釋氧等生態功能的方法具有直觀簡便的特點。

無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揮的生態功能出發用葉面積反映植物綠量，綠量的計量應當是一定時間的綠色空間體積或葉面積，因為植物綠色部分的數量是隨生長季節變化的。在觀測時刻所得到的綠地植物的綠量可稱為即時綠量，其值隨著植物生長季節和養護管理措施而變化，比如，草坪的即時綠量不僅受到草坪草生長季節的影響，而且受到修剪的人為調控，修剪前后的草坪綠量，無論是用三維綠量還是用葉面積綠量來計量，都會出現突變。因此，即時綠量客觀反映了植物綠量隨時間變化的特點，即時綠量就是綠量的時間密度，不同生長季具有不同的密度值。由于定期的修剪，草坪的即時綠量隨著時間波動。在一個時段內即時綠量的總和或積分稱為時段綠量，若時段為年，即為年綠量（Annual green quantity）。時段綠量或年綠量反映了植物在一定時段內持續發揮生態功能的基礎——綠色物質的總量，這是評價綠地植物生態功能和效益的基礎。年綠量具有年際變化的特征。

因此，草坪的即時綠量就是觀測當天草坪綠色部分的空間體積即三維綠量，或草坪草的總葉面積即二維綠量，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性，可以進行互相換算。圖1為定期修剪的草坪綠量變化過程示意圖。根據即時綠量的概念，圖中折線每點的縱坐標值就是單位面積上草坪的即時綠量，也稱當日的綠量，或綠量時間密度。而折線與橫坐標及時段所包圍的面積就是單位面積草坪的時段綠量。

根據圖1，單位面積上草坪在觀測當日的即時綠量，或綠量時間密度函數為g（t），假定草坪生長高度隨時間的變化為線性關系，則單位面積上草坪的即時

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分別為草坪生長高度隨時間變化關系的截距和斜率；t為時間（d）；T為草坪兩次修剪之間的生長延續時段；G為時段綠量。

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

在一定時段內如果草坪修剪了m次，則時段綠量就是：

如果每次的修剪高度保持不變，則時段綠量為

m為修剪次數。如果一年內修剪了n次，則把每次修剪后生長延續時段的長度累加就是草坪的年綠量，即

草坪年綠量仍然分為兩部分，修剪高度以內相對固定的綠量和修剪后生長變化的綠量。

3 試驗方法

3.1 場地概況

觀測場地位于北京疊泉高爾夫球場，地處北京市朝陽區。球場27洞，占地面積155 hm²，其中，草坪面積73 hm²，占球場總面積的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，球場內還有林地、水域以及部分硬化道路，其中，林地面積62 hm²，占球場總面積的40%，水域面積12 hm²，占球場總面積7.7%，道路及建筑面積占球場總面積的5.2%。

3.2 觀測方法

為了觀測果嶺草坪的生物量，采取剪草機滾刀定位取樣方法，滾刀式剪草機（JohnDeer 220B）旋轉10圈為一個觀測小區，小區面積為剪草機滾刀幅寬乘以滾刀旋轉10圈的剪草長度，即0.56 m×2.96=1.66 m²。剪草機啟動運行2.96 m后停車，取出集草斗的草屑，放入塑封袋中待測。

球道草坪生物量數據：選取樣方草屑鮮重的1/10作為樣本，稱重后進行烘干。果嶺草坪生物量數據：果嶺草屑中取1/3稱重。72 ℃烘干，連續烘干12 h。以1 h間隔兩次烘干稱重，重量不改變時則烘干結束。

草坪葉面積數據：1）在塑料布上剪取一個2 cm²的空缺；2）將塑料布覆蓋在取樣點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個樣本點；4）將收集到的葉片盡量緊湊有序地粘在透明膠帶上，粘好后鋪在坐標紙上掃描。根據需要，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，并計算其面積。

4 結果與分析

4.1 草坪綠量的動態變化及時段綠量

草坪即時綠量與修剪高度和修剪次數有關（圖2），草坪分別在5月5、10、19和22日進行修剪，留茬高度為5月19日之前15 mm，之后為20 mm。5月5日修剪后的即時綠量為0.015 m³/m²，到5月10日修剪前，即時綠量為0.017 5 m³/m²，增加了0.002 5 m³/m²。可以看出修剪間隔越長，草坪增加的高度就

圖2 草地早熟禾草坪即時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，即時綠量也越大。

草坪綠量模型假定草坪修剪后的生長高度隨時間的變化為線性，可以得出時段綠量計算模型的參數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按相應的時段天數用時段綠量計算模型（5）式計算，得到不同時間的累計時段綠量（圖4）。從年初草坪返青到年末枯黃，草坪的時段綠量是隨著時間的延續逐漸累加，圖中截止任意時刻之前的綠量就是時段總綠量，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。這一結果與陳自新等[12]給出的北京地區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高度

隨時間的變化關系

Fig.3 Dynamic change of growing height of Kentucky

bluegrass turf after mowing

圖4 草地早熟禾草坪單位面積時段

綠量與時間的關系

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的關系

草地早熟禾草坪不同修剪高度的葉面積指數（LAI）與修剪高度成線性關系（圖5）。草坪綠量的計量單位為m³/m²，實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的關系也就是草坪綠量與LAI的關系。應用試驗得到LAI=1.302 5 h-1.093，當修剪高度為5 cm時，草坪的LAI為5.42，而陳自新[12]和鄭鋒先等[13]的研究結果分別是8.74和3.68，這相當于7.6 cm和3.7 cm的草坪草高度。由此說明，草坪綠量與修剪高度緊密相關，草坪的定期修剪使綠量大小存在波動，但時段總綠量總是增加的。

圖5 草地早熟禾草坪葉面積指數與

修剪高度的關系

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的關系

草坪草的特點是密植低矮，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別，而且草坪地上部分的生物量容易測得。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

葉面積指數的關系

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

aboveground biomass（dry matter） of Kentucky bluegrass turf

5 結論

植物生長是一個動態過程，因此，反映植物綠色空間大小的綠量也應當是隨植物生長變化。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季節，也與草坪必須進行的養護修剪有關。即時綠量就是在一定觀測時刻草坪或其他植物所具有的綠色體量，而時段綠量或年綠量就是一定時期或一年內植物綠色部分呈現的總體量。即時綠量只反映了當時植物綠色部分的體量，隨著生長季節的變化，不同時期即時綠量的觀測結果不同，時段綠量就是一定時段累積的綠量，表示綠色植物或草坪持續發揮生態環境功能的多少。

高爾夫球場草坪需要定期修剪養護，草坪的這一特點與其他植物不同并影響草坪綠量的測算。草坪即時綠量、時段綠量及年綠量計算模型，可以用于根據草坪的修剪高度來計算草坪不同的綠量。同時，草坪綠量與葉面積指數及草坪地上生物量之間可以相互換算，這三者間的關系實際就是草坪單位面積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系。

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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