基于生物量的高尔夫球场草坪固碳释氧量分析

勾玉莹，苏德荣，陈思佳，曹 军

（1.北京林业大学 森林培育教育部重点实验室，北京 100083；2.北京叠泉高尔夫乡村俱乐部，北京 100024）

自20世纪80年代以来高尔夫运动在我国兴起，截止目前，全国有18洞的高尔夫球场近600座，几乎遍及每个省、市、自治区［1］。一座高尔夫球场绿色植物覆盖面积达90%，其中，大部分是草坪。草坪具有固碳释氧、蒸腾吸热、水土保持等多方面的生态服务功能［2－4］。固碳释氧功能是指高尔夫球场生态系统通过植被、土壤动物和微生物固定碳素、释放氧气的过程，对缓解因人类活动造成的温室效应具有决定性的影响［5－9］。通过对兹京叠泉高尔夫球场草坪生物量的实地调查，分析了草坪的固碳释氧量。

1 材料和方法

1.1 场地概况

北京叠泉高尔夫乡村俱乐部球场位于北京市朝阳区，N 39.94°，E 116.59°。球场占地面积155hm2，其中，草坪面积54hm2，占球场总面积的46.53%。球道、高草区、发球台、练习场草坪为草地早熟禾（Poa pratensis）。

1.2 观测方法

通过干物质计算固碳释氧量的原理是光合作用，根据光合作用化学方程式：

每生成1g干物质，固定CO2为1.2g，释放O2为1.62g。

试验采用生物量现场监测方法。在球场草坪实际修剪时收集修剪后的草屑，并记录修剪时间，球场用于修剪球道草坪的剪草机（五联机3225）旋转10圈为一个观测小区，小区面积为剪草机滚刀幅宽乘以滚刀旋转10圈的剪草长度，即2.7m×12.5m＝33.75m2。剪草机启动运行12.5m后停止工作，取出集草斗中的草屑，放入塑封袋中称取鲜重，之后将草屑烘干，温度设定为72℃，连续烘干12h。12h后，以间隔1h的2次称重的重量不改变，为烘干结束的标准［10，11］。

为了比较生物量监测方法的适用性，还测定了草坪草叶面积数据。叶面积指数又叫叶面积系数，是指单位土地面积上植物叶片总面积占土地面积的倍数。已有研究利用叶面积指数计算固碳释氧量，以计算单位叶面积上的固碳能力［12］。首先在塑料布上剪取1个2cm2的空缺，将塑料布覆盖在取样点上用剪子沿空缺边沿取叶片放入小塑封袋，共收集5个样本点。将收集到的叶片平铺于坐标纸上，避免叠放，压上玻璃板扫描。将叶面积图片放到Photoshop中处理，并计算面积 。原理为实际叶面积与叶面积像素值的比，等于坐标纸1cm2方格与其像素的比，已知方格面积为1cm2，可以求叶面积。

表1 不同季节草地早熟禾的日释氧固碳量Table1 The daily carbon fixation and oxygen release of bluegrass per unit

采用文献［16］的观测方法，用已知叶面积，便可计算出草坪草的固碳释氧量。

2 结果与分析

2.1 基于草坪生物量的固碳释氧量

2.1.1 生物量观测结果 根据收集干物质得出（图1），球道草坪草平均生长量为4.23g／（m2·d），叠泉高尔夫球场总面积为20.44hm2的球道草坪草，151 d生物量为638.79g／（m2·d），总生物量为130.59t。球道草坪草生物量的观测始于2011年4月8日，到9月5日结束，共计151d，取草屑干物质数据24次。

图1 球道草坪草草屑质量Fig.1 The date of observation and biomass of fairway grass per area

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

图3 球道草坪草释氧量Fig.3 The oxygen release of fairway grass per area

2.1.2 球道草坪草固碳释氧量 试验期间（图2，3），球道草坪固碳量6.85g／（m2·d），释氧量为5.08 g／（m2·d），累计固定CO2质量为1034.85g／m2，累计释放氧气质量766.55g／m2。总面积为20.44hm2的球道草坪草，共固定CO2为211.56t，释放 O2为156.71t（图4）。球道草坪草日固碳释氧量动态变化为4月8日～5月22日，球道区草坪草呈现高的日固碳释氧量，5月22日达到峰值，固碳量为99.14g／m2（图2），释氧量为73.43g／m2（图3）；5月23日～6月3日，呈下降趋势；6月6日～7月1日呈上升趋势，峰值为固碳量为61.68g／m2，释氧量为45.69g／m2；7月1日～8月29日固碳量徘徊在10～30g／m2，释氧量7～21g／m2，呈现越夏现象；8月30日后固碳释氧量又有所增加。

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

固碳释氧量的动态变化与冷季型草坪春秋生长速率高，夏季生长速率低的生长模式基本相似，与冷季型草坪春季生长速率高于秋季的情况也基本相同。

2.2 基于叶面积推算的固碳释氧量

在生长季内，球道区的月平均叶面积指数计算时间为5～11月（表2），根据叶面积方法计算出球道草坪草累计固碳量为1.79×103t，释氧量为1.33×103t；球道草坪草的固碳释氧量由5月开始稳步上升并在7月呈现出峰值，固碳量为335.36t，释氧量为243.91t；而在8月因为越夏出现回落；9月10月呈现上升的趋势，10月呈现出又一个峰值，10月的固碳量为331.45 t，释氧量为241.05t；11月有所回落（图5）。

2.3 生物量法与叶面积指数法计算固碳释氧量的比较

同时对球道草坪草取了草屑干物质和叶面积试验数据，利用加权平均的方法比较了这两种方法的固碳释氧量（表3）。

生物量方法和叶面积指数方法计算的单位面积日固碳量分别为每平方米每天6.86g、6.17g；释氧量分别每平方米每天为5.08g、4.78g，由此可知，两种方法计算的日固碳释氧量相差不大。利用干物质方法计算草坪草固碳释氧量与利用叶面积指数方法计算相差不明显。产生差异的原因为计算对象不同，收集干物质数据的对象为高尔夫球场草坪草，而叶面积指数法依据光合－叶面积指数公式而得到的数据（表2），其收集的对象为城市绿地草坪。高尔夫球场草坪草管理水平较城市绿地草坪高，虽然经常踩踏，修剪高度也相对较低，但水肥、光照条件远远优于城市绿地草坪，因而生长速度较快，固碳释氧能力相对较强。

表2 高尔夫球场球道草坪草月平均叶面积指数Table2 Monthly average LAI of course grass in 2011

图5 叶面积方法计算球道区草坪草固碳释氧量Fig.5 The carbon fixation and oxygen release figure d by LAI of fairway

表3 球道叶面积指数法计算固碳释氧量与干物质法计算固碳释氧量比较Table3 The carbon fixation and oxygen release figured by dry matter and average LAI of fairway

3 讨论与结论

选择了北京叠泉高尔夫球场的球道区草坪草，依据生物量和叶面积指数两种方法对固碳释氧量进行研究。根据生物量计算151d总计固定CO2为211.56t，释放O2为156.71t。根据叶面积计算5～11月，球道草坪草固碳量为1.79×103t，释氧量为1.33×103t；因为累计时间不同，所以总量有所差异。生物量方法和叶面积指数方法计算的单位面积日固碳量分别为每平方米每天6.86g、6.17g；释氧量分别每平方米每天为5.08g、4.78g，由此可知，两种方法计算的日固碳释氧量相差不大。

研究仅涉及草坪草固碳释氧，覆盖球场面积30%的木本、林下地被植物固碳释氧和土壤对CO2的直接吸收作用没有研究［17－21］。通过对高尔夫球场固碳释氧服务的研究，能够再认识其城市绿化功能，及在城市生态中所起到的作用。

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