高尔夫球场功能区土壤主要成分及模拟其对水质的影响

何国强等

摘要：以深圳聚豪会高尔夫球场为例，研究了球场各功能区土壤的主要成分及其对环境水质的潜在影响，结果表明：各功能区土壤主要成分含量的垂直分布均呈现随土壤深度增加而递减；各功能区土壤主要成分含量一致表现为有：效磷>铵态氮>硝酸盐>有机质；在不同功能区的土壤中，总磷在果岭残留量最大，农药、肥料其余组分则在梯区或短草区残留量大。土壤的主要成分含量除与肥料、农药用量及施用频度有关外，还与土层构成等因素相关；高锰酸盐及总磷对环境水质存在潜在威胁；短草区及果岭区的总氮对环境水质存在潜在威胁。

关键词：高尔夫球场；功能区；土壤；水质

中图分类号：X592

文献标识码：A

文章编号：1671-2641（2013）05-0000-00

高尔夫球场草坪的维护包括灌溉、施肥，和用一定量的农药来控制病虫害及杂草，其施肥、用药量和频率比城市普通绿地都要高出5倍以上。高尔夫球场在施肥、用药过程中，必然会对土壤、地下水，甚至地表水产生一定的污染。过量的农药和化肥还会随地表径流进入水体，造成污染，对其下游水体构成潜在威胁。若使用毒性高、残留量大的农药和化肥，对环境污染更大。2011年8月中旬，央视《经济半小时》在连续几期聚焦环境水源流失的困局后，矛头直指高尔夫球场。高尔夫球场因侵占国有土地、与人争水等原因而受到非议。相对而言，社会各界所担心的环境问题却未得到足够的重视，国内的相关研究较少，尚未广泛开展高尔夫球场污染现状调查，更缺少定量的相关试验。由于竞技的需要， 高尔夫球场球道设置的梯区、短草区及果岭3个主要功能区的养护标准比城市绿化要求高，不同功能区施用的肥料、农药量和频率不一致，因此对环境水质的影响程度也不同。近年来，国内黄承嘉、常智慧、金克林等人的研究认为，高尔夫球场使用的农药化肥及高尔夫球场库基氮磷浸出物对水环境存在潜在影响[1～4]，但相关研究或为球场的综合影响或所用土壤样品为果岭、梯区和短草区的混合土样，球场各功能区土壤对水质的细分影响则未见报道，因此以深圳聚豪会高尔夫球场（现名为港中旅聚豪高尔夫球会）为例研究球道内梯区、短草区及果岭区域土壤主要成分对环境水质的影响，以期为今后采取相应的防范措施提供科学依据。

1 球场施肥与使用农药概况

由于竞技的需要， 高尔夫球场球道主要的功能区是果岭、梯区、短草区及高草区。果岭地表以下60 cm厚度为砂土层， 梯区地表以下20 cm厚度为砂土层， 短草区地表以下10 cm厚度为砂土层， 高草区地表以下5 cm厚度为沙土，所有功能区的其余土层为原分布区的土壤。除竞技功能区外，高尔夫球场其他区域的绿地养护与城市绿化养护要求一致。高频度的养护管理工作集中在果岭、梯区和短草区，以聚豪会高尔夫球场为例，球道施肥情况是：短草区上半年共施肥2次，下半年每2个月施肥一次，氮肥的施肥量是4 g/m2/年，磷肥的施肥量是2.37 g/m2/年。果岭与梯台的养护水平大致相近，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。但通常情况下果岭的养护频度和强度略大，每隔10 d施肥、杀菌各一次，每隔一个月喷杀虫剂一次。球道其他区域在必要时使用的农药有敌百虫、敌敌畏和毒死蜱有机磷农药等。

2 试验材料与方法

2.1 土壤样品的采集、制备与测定试验

由于土壤中各组分在水平方向上的含量以及土壤对水质的影响均随土壤深度的增大而减小[5]，因此，根据球道各功能区的土层构造和地形情况，果岭区、梯区按5点对称辐射取样法布设采样点，短草区按照“随机”“等量”和“多点混合”的原则，采用蛇形法进行采样[4]。梯区、短草区分别取表层土样（0～20 cm）15个，中层土样（20～60 cm）15个和下层土样（60～100 cm）15个。果岭区采集0～20 cm土样 20个，20～60 cm土样10个。采集的各土样分别过3 mm筛备用。

土壤分析分别测试了果岭区、梯区、短草区不同层次的土样，各项试验重复3次。参照国家地表水环境质量标准的参数，土壤测试指标为：pH值、有机质、有效磷、硝酸盐、氨态氮，用常规方法进行化学分析。其中， pH值采用电极法，有机质采用重铬酸钾容量法-稀释热法，有效磷采用0.03 mol/ L NH4F-0.025mol/ L HCl 浸提钼锑抗比色法，硝酸盐和铵态氮分别采用酚二磺酸比色法和2 mol/ L KCl 浸提-靛酚蓝比色法测定[6]。

2.2 水样样品制备与测定试验

铁岗水库承担约600万人口的原水供应，是深圳市“十一五”水资源重点扩建工程。水库扩容导致毗邻水库的聚豪会高尔夫球场部分场地被淹，高尔夫球场与铁岗水库的位置关系见图1。为了评估高尔夫球场各功能区土壤对水质的潜在影响，模拟试验分别用铁岗水库水和去离子水浸泡不同功能区土壤样本作比较。库水采集后及时测定各项理化指标，包括pH值、氨氮浓度、硝酸盐浓度、高锰酸盐指数、总氮浓度和总磷浓度。并与国家地表水水质II类水标准（GB3838-2002）进行比较。

水样模拟试验装置所用容器为特制的玻璃缸，底面积为31 cm×40 cm ，高80 cm ，总容积99 L。从下至上依次将60～100 cm土层、20～60 cm土层、0～20 cm土层装缸，各土层厚度均为4 cm，尽可能按原土压实填平，使土壤总厚度为12 cm。各功能区土壤分别装缸，然后分别缓慢灌入库水和去离子水，设计水层高度为36 cm，即水土比取3：1（以高度计），每项试验重复3次。为避免不同光照和温度对水中各组分含量产生影响，将玻璃缸统一置于实验室阴凉、通风、避光之处。

根据国家地表水环境质量标准参数指标，我们测定的水样指标有：pH、氨氮、硝酸盐、高锰酸钾盐指数、总氮、总磷。对土壤浸泡后水中各组分的分析采用常规方法：pH值用玻璃电极法；硝酸态氮用双波长紫外分光光度法；高锰酸盐指数用高锰酸钾测定；总氮用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法；总磷用钼酸铵分光光度法测定[7、8]。因果岭区施肥和使用农药最频繁，通常是每隔10 d施肥一次，杀菌一次，每隔一个月喷杀虫剂一次，所以测定水样指标的时间统一定为浸泡土壤后1 d、15 d和30 d。

3 结果与分析

3.1 球道不同功能区土壤的主要成分含量及差异比较

对球道不同功能区各层土壤样品主要成分的含量进行测定并比较差异性，结果（表1）表明；该球场土壤呈酸性，各区土壤均呈现酸度随土层深度增加而增大的趋势，土层间差异不显著；土壤有机质主要分布在0～20 cm土层， 20～60 cm土层与60～100 cm土层的有机质含量无显著差异；除梯区外，其余功能区的硝酸盐主要分布在0～20 cm土层， 中下层土壤硝酸盐含量无显著差异；因为铵态氮能较快溢出或流失，各层土壤的铵态氮含量较低，并无显著差异；有效磷主要分布在表土层，随土壤深度增加而递减，0～20 cm土层与 20～60 cm土层的有效磷含量差异显著。梯区0～60 cm土层有效磷含量大且与 60～100 cm土层差异极显著。综上所述，各功能区土壤主要成分的分布规律为：主要集中在表土层，并呈现出随土壤深度增加而递减的趋势。

表1数据说明在球场不同功能区同一土壤成分含量大小为：土壤酸庋是梯区>短草区>果岭区，这与土层构成有关，因为球道土层常规设计为果岭地表下砂土层最厚（达60 cm）， 梯区、短草区地表下砂土层仅为果岭的1/3、1/6；土壤有机质含量为果岭区>梯区>短草区，但差异不显著，有机质含量大小与施肥量、施肥频度成正相关关系；硝酸盐含量为梯区>果岭区>短草区，果岭、梯区差异不显著，但显著大于短草区；各区土壤的铵态氮含量无显著差异；有效磷含量为梯区>果岭区>短草区。结果表明有机质、硝酸盐和有效磷的含量均以梯区或果岭为最大，这与梯区和果岭是球场的重点养护区域密切相关。此外，各功能区土壤主要成分含量一致表现为：有效磷>铵态氮>硝酸盐>有机质，说明农药与肥料中的磷残留量最大，参见图2。

3.2 球道不同功能区土壤对水质的影响

3.2.1 不同功能区土壤对去离子水水质参数的影响 用去离子水浸泡各功能区土壤样品，结果（见表2）表明：pH值均符合国家II类水标准，说明高尔夫球场土壤对环境水酸度无实质性影响；氨氮及硝酸盐含量在30 d内均符合国家II类水标准；高锰酸盐指数、总磷含量在30 d内均严重超标，对环境水质构成潜在威胁。同一功能区浸泡水样中高锰酸盐指数在30 d内无明显变化规律，但各区含量为梯区>短草区>果岭区；同一功能区水样中总磷含量在30 d内变化不大，也无规律可循，但各区含量为果岭区>梯区>短草区。这一结果表明总磷含量与施肥、用药量及频度是正相关的；土壤中总氮含量对环境水质存在潜在威胁，短草区的在30 d内超标，果岭区及梯区的在30 d内变化无常，浸泡果岭区30 d时水样中总氮超标，梯区则符合国家II类水标准，各区总氮含量为短草区>果岭区>梯区，可见总氮含量与施肥量、施肥频度没有明显的相关关系。水样中总氮含量变化较复杂，土壤和水的化学反应会造成氮的溢出。

3.2.2 不同功能区土壤对库水水质变化的影响 原水库水的pH值符合国家II类水标准，氨氮及硝酸盐含量也符合国家II类水标准；但库水中的高锰酸盐指数、总磷含量均严重超标，总氮含量也超标。用库水与去离子水浸泡球场各功能区土壤样品的结果相似（表3）：即浸泡后的库水pH值符合国家II类水标准，氨氮及硝酸盐含量也符合国家II类水标准；浸泡土壤的水样高锰酸盐指数与原水库水的指标值接近（严重超标），试验数据说明高锰酸盐指数在30 d内的变化无规律可循，库水不会改变土壤中高锰酸盐的含量，土壤也不能调节库水中高锰酸盐含量，高锰酸盐达到一定含量后呈现饱和状态，高锰酸盐含量为梯区>短草区>果岭区。由此可见，高锰酸盐指数的大小与施肥量、施肥频度大小没有相关关系，或与球道的地形、土层结构及土壤的淋溶作用有关，因果岭区在球场中地势较高且地表下60 cm厚度为砂土，高锰酸盐容易流失；浸泡各区土壤水样的总磷含量相比原库水大幅降低，是因为原库水与土壤作用后对总磷有一定的对冲作用[9]，但总磷含量在30 d内无变化规律可循，含量为果岭区>梯区>短草区，说明果岭区总磷残留量最大；库水浸出的总氮含量也无规律可循，短草区的水样在15 d和30 d后均超标，果岭区及梯区浸泡30 d后其含量不但不超标，而且小于原库水中的总氮（已超标）含量，这说明土壤与库水的化学反应会造成氮的溢出，总氮含量为短草区>梯区>果岭区，说明土壤中总氮含量与施肥量、施肥频度没有正相关关系，除短草区外，其他功能区土壤浸出物的总氮对库水没有威胁。

4 讨论与结论

由于高尔夫球场的功能区域不同，土层构造也不同，要求养护标准不一，其施肥、用药量和频率不一致，因此造成土壤成分在球场不同功能区的含量存在差异，对环境水质的潜在影响也不尽相同。

研究结果表明，高尔夫球场各功能区不同土层的土壤酸度均呈现随土层深度增加而递增的趋势，施肥、用药量及频度对土壤pH值没有实质性影响；各区土壤主要成分含量一致表现为：有效磷>铵态氮>硝酸盐>有机质；各区土壤有机质、有效磷、硝酸盐等主要成分都相对集中在表土层，并呈现随土壤深度增加而递减的趋势。2种试验用水研究得出的相同结果为：土壤pH值对水质没有威胁；氨氮及硝酸盐含量符合国家II类水标准；总磷含量对水质存在潜在威胁。但用去离子水试验的高锰酸盐指数对水质构成潜在威胁；短草区及果岭区土壤的总氮含量对水质存在潜在威胁。用库水浸泡试验时，因原库水中的总氮含量超标，高锰酸盐指数及总磷含量严重超标，因此结果显示：短草区的总氮含量对库水存在潜在威胁；土壤中的高锰酸盐含量对库水没有影响，即水中的高锰酸盐含量达到一定值时会出现饱和现象；浸泡后库水总磷含量比原库水总磷含量降低，这一结果说明试验用的库水与土壤作用后对总磷有一定的对冲作用，这一现象有待进一步研究。

基于果岭在养护频度和强度上都高于短草区和梯区的事实，以往在未进行定量研究时总是推测高尔夫球场中果岭区域是所有农药、肥料残留物的重灾区。综上研究，只有总磷残留在果岭所占比例最大，而高锰酸盐在梯区和短草区的浸出物中含量大，总氮在短草区浸出物中含量最大。这不仅与各功能区施肥、用药量及频度有关，还与球道的地形、土壤的淋溶作用及各功能区不同的土层构造相关。另外，从面积上讲，每一球道中梯台平均约占300 m2，坡度约为3%～5%，果岭约占600 m2，坡度约为1.5%，其余主要为短草区，约10000 m2。短草区面积最大，是果岭的17倍以上，是梯区的30倍以上。所以，球场土壤浸出物中的高锰酸盐及总氮含量对环境构成的潜在威胁不容忽视。因此，高尔夫球场只有改用无公害的有机肥和生物农药进行养护，其土壤才能不对环境水质构成危害和污染。

*基金项目：深圳市水务局科技计划“深圳聚豪会高尔夫球场掩没后对铁岗水库水质影响的研究” 项目资助 （项目编号：2007100）

参考文献：

[1] 黄承嘉. 高尔夫球场农药化肥对水环境的影响和对策[J]. 农村生态环境， 1998（1） ：35 -38 .

[2] 常智慧，韩烈保. 多菌灵在高尔夫球场根系层和淋溶水中的残留研究[J]. 草业科学， 2005， 22（7） ： 100-103.

[3] 金克林， 马宗仁， 连家伟， 等. 高尔夫球场土壤和水中有机磷农药残留的测定[J]. 草业科学， 2008， 25（11） ：111-116.

[4] 金克林，马宗仁，连家伟，等.模拟条件下高尔夫球场土壤氮磷淋溶规律及其对水质的潜在影响[J].草业科学，2009，26（12）：146-151

[5] 刘虹， 崔磊， 郝芳华， 等. 土壤中氮磷浸出对水库水质影响的模拟试验研究[J].土壤通报， 2004，35（ 3）：316-318.

[6] 鲍士旦. 土壤农化分析（第3版）[M].北京：中国农业出版社，2000.

[7] 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会. 水和废水监测分析方法[M].北京：中国环境科学出版社，1989.

[8] 吴忠标. 环境监测[ M]. 北京： 化学工业出版社，2003.

[9] 马宗仁，赵欣，刘明，等.高尔夫球场果岭区域土壤氮磷浸出物对深圳铁岗水库水质影响的研究[J].中国农业杂志，2011，9（4）：1-4