北京鸿华高尔夫球场生态系统服务价值评价研究

戴子云，高晨浩，宋峥，濮阳雪华，王昌俊，韩烈保*

（1.北京林业大学草坪研究所，北京100083；2.北京东方园林股份有限公司，北京100012；3.北京鸿华高尔夫球场，北京100102）

城市绿地的规划建设已经成为美化城市生态环境、改善市民生活质量、促进城市可持续发展的主要途径。2000年后，高尔夫球场作为新的绿化和土地利用形式引入北京市周边的绿化隔离带，探索“以绿养绿”的新模式。高尔夫球场在固碳释氧［1］、小环境的调节［2］、污染物的净化［3］等方面发挥积极作用。其茂密的植被覆盖成为鸟类的栖息地，促进了当地的生物多样性［4-5］。此外，高尔夫球场对当地经济的促进作用也不容小觑［6］。另一方面，随着我国高尔夫球场数量的迅速增多，高尔夫球场养护管理过程中带来的诸如耗水量大、地表水富营养化等环境问题也日益凸显［7］。环境问题已经成为影响我国高尔夫球场建设和发展的最重要因素。迄今为止，在高尔夫球场生态系统服务价值评价中引入因为养护管理而产生的环境成本尚未见文献报道。本研究选择北京鸿华高尔夫球场作为研究案例，对其进行生态系统服务价值和环境成本评价，揭示高尔夫球场的重要生态功能，以期提高人们对高尔夫球场生态作用和地位的认识，为高尔夫球场的养护管理措施制定提供依据，同时也为投资者和决策者提供参考。

1 材料与方法

1.1 球场概况

北京鸿华国际高尔夫俱乐部位于北京市朝阳区，紧邻亚运村。俱乐部占地约135 hm2，包括1个18洞标准杆72杆国际锦标赛级别球场、1个9洞的灯光练习场、1个挥杆练习场和会所等全套设施。本研究涉及的球场为建成较早的18洞锦标赛球场，其占地面积为80 hm2，其中球道面积为10 hm2，果岭面积为1.2 hm2，高草区面积约为30 hm2，球道长7203码（6586 m），建场前为城市绿化带，属于城市丘陵型球场。球场草坪的草种类型主要为：球道草为草地早熟禾（Poa pratensis），果岭草为匍匐翦股颖（Agrostis stolonifera）。查阅球场管理日志，得出球场1年施肥6次，用量约55 t；喷施杀虫剂6次，用量约300 kg；喷施杀菌剂16次，用量约3200 kg；球道的修剪次数约为68次。球场养护管理年消耗汽油约5.8 t，柴油约8.5 t，耗电约1620 k W·h，耗水量40万t，其中再生水20万t。

1.2 野外调查与分析方法

1.2.1 野外调查与样品采集 本研究在2012年4月进行。一座标准的18洞高尔夫球场三杆洞、四杆洞和五杆洞的个数分别为4，10，4，因此为确保调查结果具有很好的代表性，在研究球场选择三杆洞2个，四杆洞4个，五杆洞2个，分别设置临时标准地1个，乔木层的样方面积为20 m×20 m，然后在标准地的四角和中央位置设置5个2 m×2 m的灌木样方，在标准地再设置3个1 m×l m的草本样方。对标准地内所有乔木进行调查，记录乔木种类和株数，测定其胸径、树高和冠幅等因子，对灌木样地内所有灌木，记录其种类和株数，并测量每株灌木的冠幅、地径和株高。草本样方内记录植物种类和株数，并采用收割法采集草本样方内所有草本植物地上部，带回实验室烘干至恒重，记录为生物量。对样地所有植物的密度、频度和盖度等指标均采用目测法进行。

以上述进行植物群落调查的标准地作为土壤样品采集单元，每个采集单元采集土壤样品6份，并在相应的球道区内共采集土壤样品6份。为不影响球场果岭质量，果岭的土壤样品在球场备草区果岭采集，因为备草区果岭同球场正式果岭构造和管理方式相同，该区土壤样品采集5份，每份土壤样品使用土钻按照0～20 cm与20～40 cm两个土壤层分开采集。使用环刀法测定土壤总孔隙度，每份土壤样品的总孔隙度取上下两层的平均值，各区的结果取平均值［8］。

对上述取得0～20 cm土壤样品进行理化分析，其中土壤容重使用环刀法测定，土壤总氮含量采用凯氏法测定，土壤总磷含量采用消解钼锑抗分光光度法测定，土壤钾含量采用火焰原子吸收分光光度法测定［8-9］。测得的结果取平均值作为样点不同功能区的值。

1.2.2 多样性计算方法 多样性指数分乔木层、灌木层、草本层3个层次分别测定，各层多样性指数都是取所有样方的平均值。Margalef丰富度指数（R）表征群落中不同层次植物物种的丰富程度，其计算公式为：

式中，S为群落该层次物种种数；N为群落该层次植物个体总数。

Shannon－Wiener指数（H）和Simpson指数（D）反映的是群落不同层次植物物种的多样性水平，其计算公式分别为：

式中，Pi为群落该层次第i种物种的比例多度；Ni为第i种物种个体数。

Pielou均匀度指数（J）表征群落不同层次植物物种的均匀程度，其计算公式为：

重要值指数（I）用来描述单个植物物种在群落中的重要程度，其计算公式为：

式中，DRi为第i种植物物种在群落中的相对密度；FRi为第i种植物物种在群落中的相对频度；CRi为第i种植物物种在群落中的相对盖度。

群落多样性指数（D）反映的是群落各层次物种的综合多样性水平，其计算公式为：

式中，D1、D2、D3分别是群落中乔木层、灌木层和草本层的Simpson指数；W1、W2、W3分别是赋予群落中各层次的权重系数，分别为0.5，0.3，0.2。

1.2.3 生物量计算方法 高尔夫球场的群落生物量由高草区木本植物生物量、草本地被生物量与球道和果岭区草坪生物量三部分组成。

对于高草区木本植物生物量采用基于材积法的统计方法，即根据样地内每木的胸径（D）等测树因子，推算出样地内所有调查树木个体的材积（V），进而可以求和计算每个样方不同树种的总材积量，其计算公式为：

式中，D 为胸径；a、b、c、c0、c1和c2为常数［10］。

基于材积的木本植物生物量（W木）的计算公式为：

式中，Vi为样地内第i种木本植物的材积量；D为树干密度，树干密度取值为0.52 t／m3［11］；R为林木总生物量与树干生物量的比例，针叶树取值2.40，阔叶树取值1.56［12］；P为森林年净生长率，针叶树取值3.36%，阔叶树取值2.75%［12］；S0为样地面积；S1为高尔夫球场高草区的面积；0.5为木本植物干物质比率［13］。

高草区草本地被的生物量（W地）可以用刈割法来测量，其计算公式为：

式中，Mi为第i个样地内收获草本植物的干重；n为高草区草本样方的取样个数；S1为高尔夫球场高草区的面积。

球道以及果岭等区域的生物量（W草）采用修剪下来的草屑累积生物量来计算，其计算公式为：

式中，m1为球道单次单位面积修剪草屑量，草地早熟禾球道取82.1 g／m2；m2为果岭单次单位面积修剪草屑量，匍匐翦股颖果岭取为18.4 g／m2；因为果岭1年修剪次数约为球道修剪次数的3倍，所以乘以系数3；S2和S3分别为球道区和果岭区面积；p为球场球道的年修剪次数；0.3为草坪草的干物质比例［14］。

1.3 生态系统服务价值评价方法

参考千年生态系统评估组织对生态系统服务的定义和分类标准［15］，结合高尔夫球场的实际情况，确定其评估的生态系统服务有水源涵养、保育土壤、固碳释氧、养分循环、净化大气环境、维持生物多样性和运动休闲等。同时，高尔夫球场的养护措施也会对环境产生负面影响，主要体现在碳排放、水资源消耗、营养物质浪费、空气质量降低等。各单项服务和环境成本的计算方法如下。

（1）水源涵养：

式中，Q为高尔夫球场涵养水源量；0.4为土壤层厚度；B为土壤总孔隙度；1.0为水的密度；Si为高尔夫球场各功能区面积；V涵水为高尔夫球场涵养水源价值；5.714元／m3为我国修建水库的成本［11］。

（2）保育土壤：

式中，Ac为高尔夫球场减少的土壤流失量；Si为高尔夫球场各功能区面积；M0为荒地侵蚀模数；M1为有植被覆盖的侵蚀模数，北京平原地区林地、草地和荒地的侵蚀模数分别为100［16］，17.5［17］，500 t／hm2［18］；V固土为高尔夫球场固土的价值；ρ为流失土壤的密度。

式中，V保肥为高尔夫球场保肥的价值；P1i为流失土壤中氮、磷、钾含量（%）；P2i为纯氮、磷、钾换算为化肥的比例（%）；P3i为各类化肥的市场价。尿素的价格为1800元／t，含氮量为46%；过磷酸钙的价格为550元／t，其中含磷量为14%；氯化钾的价格为2200元／t，含钾量为50%（北京市发改委价格司）。

（3）固碳释氧：

式中，V固碳为高尔夫球场固碳的价值；根据光合作用反应式可以得出每生产1 g干物质需要吸收CO21.63 g；瑞典的碳税为150美元／t CO2［19］，约合人民币933元／t（汇率按6.22计算）；W为高尔夫球场植物群落年积累的生物量。

式中，V释氧为高尔夫球场释氧的价值；根据光合作用反应式可以得出每生产1 g干物质产生O21.20 g；工业制氧的价格为400元／t［19］。

（4）养分循环：

式中，V积养为高尔夫球场积累营养物质的价值；生态系统每固定1 g碳，可积累0.025426 g氮，0.00201 g磷和0.01012 g钾［20］；植物干物质中含碳量约为45%［21］；其他参数为化肥价格和有效成分含量。

（5）净化大气环境：

式中，V树吸、V草吸分别为高尔夫球场树木和草坪地被吸收SO2的价值；阔叶林对SO2的年吸收量为88.65 kg／hm2；针叶林对SO2的年吸收量为215.6 kg／hm2［22］；采用环境工程措施达到森林对SO2的净化效果其成本为0.6元／kg［23］；每hm2草坪地被每年可吸收30.964 kg SO2［24］；S1、S2、S3分别为高尔夫球场高草区、球道区和果岭区面积；W阔和W针分别为高尔夫球场高草区阔叶树和针叶树生物量。

式中，V树尘、V草尘分别为高尔夫球场树木和草坪地被滞尘的价值；针叶林年滞尘量为33.2 t／hm2，阔叶林年滞尘量为10.11 t／hm2［22］，草地的年滞尘能力为0.279 t／hm2［25］；环境工程削减粉尘的成本为170元／t［19］。

（6）净化水质：

式中，V净水为高尔夫球场净化水质的价值；Qr为高尔夫球场再生水消耗量；再生水深度处理费为1.04元／t。（7）维持生物多样性：

式中，V多保为高尔夫球场生物多样性保护的价值；Y为单位面积陆地生态系统多样性破坏损失的机会成本［26］。

（8）运动休闲：

式中，V运动为高尔夫球场运动休闲的价值；V实支为每位打球者去球场打球需要支付的费用，包括交通费、果岭费、球童小费、租车费和餐饮费等，球场方提供的该数据约为1045元／人次；V时价为打球者因为打球而不能工作损失的价值，一般而言，打球者往返球场打完18洞需要半天时间，鸿华高尔夫球场属于会员制球场，其消费群体主要为高收入阶层。参照国家个税征收税率表，可以把月收入超过55000元作为高收入阶层。按打球者月收入最低55000元计，每月30 d，则打球者的单人次打球的旅行时间价值为916.67元；p为球场年接待打球人次。该球场年接待量约为4万人次。

（9）碳排放：

式中，V排碳为高尔夫球场碳排放损失的价值；Ii分别为球场年消耗汽油量、柴油量、电量、杀虫剂量、杀菌剂量、化肥量；Zi分别为使用单位质量上述物质释放的CO2量。通过查阅文献可得知使用单位质量上述物质释放的CO2量，汽油为0.85 kg／kg；柴油为0.94 kg／kg；电为0.55 kg／（k W·h）［27］；杀虫剂为5.1 kg／kg；杀菌剂为3.9 kg／kg［28］；球场施用化肥统一按复合肥（N∶P∶K＝22∶11∶11）计为0.29 kg／kg［29］；933元为碳税。

（10）水资源消耗：

式中，V耗水为高尔夫球场消耗水资源损失的价值；Pi为各种来源水源的单位水价；Qi为高尔夫球场消耗各种来源水量。鸿华高尔夫球场使用纯水和再生水混合灌溉，其水价分别为6.21和1.00元／t。

（11）营养物质浪费：

式中，V费养为高尔夫球场浪费营养物质损失的价值；M为球场施用的化肥量；r为化肥利用率，我国复合肥平均利用率为35%［25］；p为化肥价格，复合肥的平均价格取5200元／t。

（12）空气质量下降：

式中，V排硫、V排颗分别为高尔夫球场排放SO2和颗粒物损失的价值。Ii分别为球场年消耗汽油量；柴油量；电量；杀虫剂量；杀菌剂量；化肥量。Xi分别为上述能源和物质的SO2排放系数，Yi分别为上述能源和物质的颗粒物排放系数。通过查阅《排污系数手册》可得知单位质量上述能源和物质排放的SO2和颗粒物量即排污系数，汽油分别为0.021和0.028 kg／kg；柴油为0.372和1.022 kg／kg；电为0.008和0.003 kg／（k W·h）；杀虫剂为0.007和0.004 kg／kg；杀菌剂为0.005和0.002 kg／kg；球场施用化肥统一按复合肥（N∶P∶K＝22∶11∶11）计为0.003和0.060 kg／kg。0.60和0.17分别为SO2和颗粒物的治理成本。

2 结果与分析

2.1 鸿华高尔夫球场植物群落特征

鸿华高尔夫球场植被调查结果（表1）表明，该球场植物配置上主要以落叶乔木和小灌木为主，通常种植在球道两侧高草区和果岭周边。此外，该球场植物配置较为单一，毛白杨和柳树为群落的优势物种，乡土树种和原生树种利用不足。在群落的下层，灌木和草本地被植物稀松，对空间的利用率不高，必然会减少球场提供的生态系统服务价值。此外增加群落下层的植被数量还可以使得群落的结构更加稳定和复杂，对群落抗性的提高也是不无裨益的。

表1 鸿华高尔夫球场植被群落结构Table 1 Plant community structure of the Honghua Golf Course

鸿华高尔夫球场群落多样性各指数如表2。草本层表现出较高的物种丰富度，这与球场广泛种植各种园林花卉等地被植物不无关系。乔木层的均匀度最高，较好的维持原有绿化带树木统一均匀的外观。物种多样性指标上，乔木层最高，灌木层次之，草本层最低。按照群落多样性计算公式可以得出，鸿华高尔夫球场的群落多样性指数为3.3，该数值显著高于北京市五环以内城市绿地的平均生物多样性水平，仅低于北京山区天然阔叶林的生物多样性水平，表明球场形成了较好的乔灌草植被群落［30-31］。

2.2 鸿华高尔夫球场生态系统服务价值

从鸿华高尔夫球场年生物量积累（表3）可以看出，球场各层次生物量差异明显，表明各层次植被群落生长差异性。同自然生长的植被群落相比，高尔夫球场草坪需要人为的投入大量的人力物力来维护，因此显示出旺盛的生命力，其生物量占群落总生物量的绝大部分。球场年积累生物量总共为212.42 t，其单位面积生物量已经超过北京市山区林地的单位面积生物量，展示出球场良好的草坪性状和植被群落旺盛的生长力［32］。

鸿华高尔夫球场的土壤理化性质如表4所示。球场高草区的总孔隙度最大，球道区次之，果岭最小。与高尔夫球场中的球道区和果岭区相比，高草区的土壤容重要高。这是由于高尔夫球场在建造过程中，为保持果岭有较好的排水性能，基本上使用的是USGA推荐的果岭构造，球道区也进行土壤基质改造，为增加土壤的通透性，土壤中掺入较多粗砂。而高草区则基本上使用的是原有土壤，这样使得高草区土壤有较好的保水性能。此外高草区的全氮含量要远高于球道区和果岭区，而有效磷和有效钾含量则要低于后者。

鸿华高尔夫球场生态系统服务综合价值如表5所示。该球场提供的生态系统服务价值达到了8055.65万元，其中运动休闲价值占绝对主要部分，其比例为97.41%。球场的环境成本为167.29万元，其中占比例最大的为水资源消耗，达到了86.20%。球场的生态系统服务综合价值为7888.36万元，单位面积的生态系统服务综合价值达到了152.94万元／hm2。

表2 鸿华高尔夫球场群落多样性各指数Table 2 The various community diversity index of the Honghua Golf Course

表3 鸿华高尔夫球场年生物量积累（以干重计）Table 3 The annual biomass accumulation of the Honghua Golf Course（Dry weight） t

表4 鸿华高尔夫球场土壤理化性质Table 4 Soil physical and chemical properties of the Honghua Golf Course

3 结论与讨论

从鸿华高尔夫球场提供的生态系统服务价值构成可看出，娱乐休闲价值占到了球场总生态系统服务价值的97.41%，很好地体现了高尔夫球场提供运动场所的本质功能。除运动休闲以外，所占比例最大的其他单项生态系统服务依次为生物多样性保护、涵养水源和固碳释氧等，表明高尔夫球场在这3个方面发挥着良好的生态环境效益。同北京市城市绿地单位面积生态系统服务价值的0.95万元／hm2相比［33］，本研究中鸿华高尔夫球场扣除环境成本后单位面积生态系统服务综合价值为152.94万元／hm2，远远超过了北京地区的平均水平。对比国外学者对城市绿地的研究结果，高尔夫球场的生态系统服务价值也是较高的，例如Willis等［34］对伦敦城市绿地生态系统服务价值评价结果为2.1万元／hm2。据彭小芳等［35］报道，天河公园在包含游憩价值在内，其单位面积生态系统服务价值达到了78.23万元／hm2，仍然小于本研究结果。总的来说高尔夫球场单位面积提供的年生态系统服务价值在目前报道的所有城市绿地中都是很罕见的。由此可见，高尔夫球场作为城市绿地的一种独特类型，虽然其提供的生态系统服务是无形的，却给人类带来了极大的福利。在城市绿地规划决策过程中，必须正视高尔夫球场这些无形价值。

不同于业已成熟的草地生态系统服务评价，本研究只选择评价了高尔夫球场8项主要的生态系统服务［36］。受限于当前对高尔夫球场生态系统服务的认知水平，评价结果还未能与政府决策直接挂钩，但也能唤起公众公正地看待高尔夫球场生态环境现状及其对周边的影响。同时本研究在评价过程中，有些参数的选择和使用存在一定的局限性，导致评价结果误差的产生。这些参数精确的获取离不开基础理论研究的积累，因此需要后续研究加强对这一方面的关注。总的来说，本研究计算出的鸿华高尔夫球场生态系统服务价值可能偏小。将高尔夫球场养护管理产生的环境成本纳入球场生态系统服务价值评价是本研究的一个创新点，此前类似研究均只计算研究对象本身的生态系统服务价值，而没有关注人为扰动对生态系统服务的影响。相对于球场提供的生态系统服务价值，球场的环境成本仅占其2.1%。综合来看高尔夫球场的存在对周边生态环境改善带来正面影响，科学合理的养护管理投入带来更高的生态系统服务价值。

表5 鸿华高尔夫球场生态系统服务综合价值Table 5 The integrated ecosystem services value of the Honghua Golf Course

应该说明的是，评价高尔夫球场养护管理产生的环境成本是一项探索性研究，评估手段还有待改进，评估方法略显粗糙。特别是对高尔夫球场施用农药的环境影响评估，到目前为止，还没有一种比较成熟的方法可以借鉴。此外，国内对高尔夫球场的研究热点主要集中在球场对周边环境的影响方面，对其生物多样性保护保护方面尚处在起步阶段，不能提供较为成熟的借鉴，因此，本研究针对鸿华高尔夫球场生物多样性功能的价值评价参考的是《森林生态系统服务功能评估规范》［26］，未能体现出高尔夫球场本身的特点。从评价结果来看，影响高尔夫球场生态系统服务的环境成本依次为消耗水资源、浪费营养物质和碳排放。因此，可以通过合理施肥、控制用药、选择抗性好的草坪草种和再生水灌溉等措施来减少球场的环境成本。