基于生物量的高爾夫球場草坪固碳釋氧量分析

勾玉瑩，蘇德榮，陳思佳，曹 軍

（1.北京林業(yè)大學 森林培育教育部重點實驗室，北京 100083；2.北京疊泉高爾夫鄉(xiāng)村俱樂部，北京 100024）

自20世紀80年代以來高爾夫運動在我國興起，截止目前，全國有18洞的高爾夫球場近600座，幾乎遍及每個省、市、自治區(qū)［1］。一座高爾夫球場綠色植物覆蓋面積達90%，其中，大部分是草坪。草坪具有固碳釋氧、蒸騰吸熱、水土保持等多方面的生態(tài)服務功能［2－4］。固碳釋氧功能是指高爾夫球場生態(tài)系統(tǒng)通過植被、土壤動物和微生物固定碳素、釋放氧氣的過程，對緩解因人類活動造成的溫室效應具有決定性的影響［5－9］。通過對茲京疊泉高爾夫球場草坪生物量的實地調查，分析了草坪的固碳釋氧量。

1 材料和方法

1.1 場地概況

北京疊泉高爾夫鄉(xiāng)村俱樂部球場位于北京市朝陽區(qū)，N 39.94°，E 116.59°。球場占地面積155hm2，其中，草坪面積54hm2，占球場總面積的46.53%。球道、高草區(qū)、發(fā)球臺、練習場草坪為草地早熟禾（Poa pratensis）。

1.2 觀測方法

通過干物質計算固碳釋氧量的原理是光合作用，根據(jù)光合作用化學方程式：

每生成1g干物質，固定CO2為1.2g，釋放O2為1.62g。

試驗采用生物量現(xiàn)場監(jiān)測方法。在球場草坪實際修剪時收集修剪后的草屑，并記錄修剪時間，球場用于修剪球道草坪的剪草機（五聯(lián)機3225）旋轉10圈為一個觀測小區(qū)，小區(qū)面積為剪草機滾刀幅寬乘以滾刀旋轉10圈的剪草長度，即2.7m×12.5m＝33.75m2。剪草機啟動運行12.5m后停止工作，取出集草斗中的草屑，放入塑封袋中稱取鮮重，之后將草屑烘干，溫度設定為72℃，連續(xù)烘干12h。12h后，以間隔1h的2次稱重的重量不改變，為烘干結束的標準［10，11］。

為了比較生物量監(jiān)測方法的適用性，還測定了草坪草葉面積數(shù)據(jù)。葉面積指數(shù)又叫葉面積系數(shù)，是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數(shù)。已有研究利用葉面積指數(shù)計算固碳釋氧量，以計算單位葉面積上的固碳能力［12］。首先在塑料布上剪取1個2cm2的空缺，將塑料布覆蓋在取樣點上用剪子沿空缺邊沿取葉片放入小塑封袋，共收集5個樣本點。將收集到的葉片平鋪于坐標紙上，避免疊放，壓上玻璃板掃描。將葉面積圖片放到Photoshop中處理，并計算面積 。原理為實際葉面積與葉面積像素值的比，等于坐標紙1cm2方格與其像素的比，已知方格面積為1cm2，可以求葉面積。

表1 不同季節(jié)草地早熟禾的日釋氧固碳量Table1 The daily carbon fixation and oxygen release of bluegrass per unit

采用文獻［16］的觀測方法，用已知葉面積，便可計算出草坪草的固碳釋氧量。

2 結果與分析

2.1 基于草坪生物量的固碳釋氧量

2.1.1 生物量觀測結果 根據(jù)收集干物質得出（圖1），球道草坪草平均生長量為4.23g／（m2·d），疊泉高爾夫球場總面積為20.44hm2的球道草坪草，151 d生物量為638.79g／（m2·d），總生物量為130.59t。球道草坪草生物量的觀測始于2011年4月8日，到9月5日結束，共計151d，取草屑干物質數(shù)據(jù)24次。

圖1 球道草坪草草屑質量Fig.1 The date of observation and biomass of fairway grass per area

圖2 球道草坪草固碳量Fig.3 The carbon sequestration of fairway grass per area

圖3 球道草坪草釋氧量Fig.3 The oxygen release of fairway grass per area

2.1.2 球道草坪草固碳釋氧量 試驗期間（圖2，3），球道草坪固碳量6.85g／（m2·d），釋氧量為5.08 g／（m2·d），累計固定CO2質量為1034.85g／m2，累計釋放氧氣質量766.55g／m2。總面積為20.44hm2的球道草坪草，共固定CO2為211.56t，釋放 O2為156.71t（圖4）。球道草坪草日固碳釋氧量動態(tài)變化為4月8日～5月22日，球道區(qū)草坪草呈現(xiàn)高的日固碳釋氧量，5月22日達到峰值，固碳量為99.14g／m2（圖2），釋氧量為73.43g／m2（圖3）；5月23日～6月3日，呈下降趨勢；6月6日～7月1日呈上升趨勢，峰值為固碳量為61.68g／m2，釋氧量為45.69g／m2；7月1日～8月29日固碳量徘徊在10～30g／m2，釋氧量7～21g／m2，呈現(xiàn)越夏現(xiàn)象；8月30日后固碳釋氧量又有所增加。

圖4 球道草坪草草屑固碳釋氧量Fig.4 The accumulated carbon sequestration and oxygen release of fairway grass per area

固碳釋氧量的動態(tài)變化與冷季型草坪春秋生長速率高，夏季生長速率低的生長模式基本相似，與冷季型草坪春季生長速率高于秋季的情況也基本相同。

2.2 基于葉面積推算的固碳釋氧量

在生長季內，球道區(qū)的月平均葉面積指數(shù)計算時間為5～11月（表2），根據(jù)葉面積方法計算出球道草坪草累計固碳量為1.79×103t，釋氧量為1.33×103t；球道草坪草的固碳釋氧量由5月開始穩(wěn)步上升并在7月呈現(xiàn)出峰值，固碳量為335.36t，釋氧量為243.91t；而在8月因為越夏出現(xiàn)回落；9月10月呈現(xiàn)上升的趨勢，10月呈現(xiàn)出又一個峰值，10月的固碳量為331.45 t，釋氧量為241.05t；11月有所回落（圖5）。

2.3 生物量法與葉面積指數(shù)法計算固碳釋氧量的比較

同時對球道草坪草取了草屑干物質和葉面積試驗數(shù)據(jù)，利用加權平均的方法比較了這兩種方法的固碳釋氧量（表3）。

生物量方法和葉面積指數(shù)方法計算的單位面積日固碳量分別為每平方米每天6.86g、6.17g；釋氧量分別每平方米每天為5.08g、4.78g，由此可知，兩種方法計算的日固碳釋氧量相差不大。利用干物質方法計算草坪草固碳釋氧量與利用葉面積指數(shù)方法計算相差不明顯。產生差異的原因為計算對象不同，收集干物質數(shù)據(jù)的對象為高爾夫球場草坪草，而葉面積指數(shù)法依據(jù)光合－葉面積指數(shù)公式而得到的數(shù)據(jù)（表2），其收集的對象為城市綠地草坪。高爾夫球場草坪草管理水平較城市綠地草坪高，雖然經常踩踏，修剪高度也相對較低，但水肥、光照條件遠遠優(yōu)于城市綠地草坪，因而生長速度較快，固碳釋氧能力相對較強。

表2 高爾夫球場球道草坪草月平均葉面積指數(shù)Table2 Monthly average LAI of course grass in 2011

圖5 葉面積方法計算球道區(qū)草坪草固碳釋氧量Fig.5 The carbon fixation and oxygen release figure d by LAI of fairway

表3 球道葉面積指數(shù)法計算固碳釋氧量與干物質法計算固碳釋氧量比較Table3 The carbon fixation and oxygen release figured by dry matter and average LAI of fairway

3 討論與結論

選擇了北京疊泉高爾夫球場的球道區(qū)草坪草，依據(jù)生物量和葉面積指數(shù)兩種方法對固碳釋氧量進行研究。根據(jù)生物量計算151d總計固定CO2為211.56t，釋放O2為156.71t。根據(jù)葉面積計算5～11月，球道草坪草固碳量為1.79×103t，釋氧量為1.33×103t；因為累計時間不同，所以總量有所差異。生物量方法和葉面積指數(shù)方法計算的單位面積日固碳量分別為每平方米每天6.86g、6.17g；釋氧量分別每平方米每天為5.08g、4.78g，由此可知，兩種方法計算的日固碳釋氧量相差不大。

研究僅涉及草坪草固碳釋氧，覆蓋球場面積30%的木本、林下地被植物固碳釋氧和土壤對CO2的直接吸收作用沒有研究［17－21］。通過對高爾夫球場固碳釋氧服務的研究，能夠再認識其城市綠化功能，及在城市生態(tài)中所起到的作用。

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