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

146-15112/2009草　业　科　学

PRATACULTURALSCIENCE26卷12期Vol.26.No.12

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

金克林1,马宗仁2,连家伟3,马志超2,曹宇2

(1.海南经贸职业技术学院,海南海口571127;2.,3.深圳市水务局,广东摘要:拟试验研究:pH值影响较小;土壤中的有机物质浸出较为缓慢;但随着时间的推移其又被土壤吸附;土壤中的氮素浸出较快,并随着时间推移,二者含量高时可达原入库水含量的3倍。但由于库底土壤的氮磷含量较低,结合淹没时入库水的实际情况及自然因素,水库蓄水后,随着水库的正常运行,水体的不断交换,这种影响将会达到新的动态平衡,从整体趋势看,即将被淹没的深圳聚豪会高尔夫球会的部分球场土壤中氮磷浸出物对水质不会产生显著不良影响关键词:高尔夫球场;氮磷;淋溶;水质;影响

中图分类号:S68814　　　文献标识码:A　　　文章编号:100120629(2009)1220146206

　现代高尔夫进入我国已有25年,目前我国的高尔夫球场数量达到500家左右,其发展速度快,相应的高尔夫人才教育也正在蓬勃的发展,但进行高尔夫方面的课题研究却不多。特别是在近年来农业生产中使用的化肥农药给环境带来了令人担忧的污染问题

[1]

安区主要供水水库。为保证全市用水问题,铁岗水库需扩建,扩建后水库正常蓄水位提高了4.9m,水库旁的聚豪会高尔夫球场的南半部的半岛

部分将被淹没,受淹面积约43万m2,这是我国首例高尔夫球场被淹没案例。

有研究表明:当水库建造是以农田土壤为基底时,土壤中氮、磷含量与存在形态对蓄水初期水质的影响尤为明显,如由于养分增加而引起的水库富营养化[526]。高尔夫球场常年施用大量化肥,那么,水库扩建工程实施后,在蓄水初期被淹没的高尔夫球场土壤中氮磷的淋溶规律如何?淋溶物对水质的潜在影响又如何呢?为此,拟通过野外调查,采集高尔夫球场即将被淹没区的土壤,对高尔夫球场土壤中氮磷的浸出物随时间的演化情况进行模拟试验。

,高尔夫球场在养护草坪过程

中又经常使用化肥、农药而遭到非议。我国在“高尔夫与环境”方面开展的研究却不多。严昭等[2]对高尔夫球场的水环境管理方面做了探讨,但没有进行相关的试验研究。仅见常智慧等[3]于2001年开始做了多菌灵等杀菌剂在高尔夫球场

残留的一些模拟研究,金克林等[4]2007年做了高尔夫球场土壤和水中有机磷农药残留测定,但未见有关高尔夫球场土壤中的氮磷淋溶及其对水质的潜在影响的试验研究报道。因此,以深圳聚豪会高尔夫球会为例,来探讨高尔夫球场土壤氮磷淋溶规律及其对水质的潜在影响。

深圳聚豪会高尔夫球会是深圳市最早,也是全国最早兴建的高尔夫球场之一。该球场毗邻深圳铁岗水库,铁岗水库属于一级水源保护区,是宝

3收稿日期:2009204230

基金项目:深圳市水务局科技计划资助项目(2007100)

作者简介:金克林(19822),男,四川广元人,硕士,主要从事

高尔夫场地管理和俱乐部管理方面的教学和研究。E mail:jinkelin6251@http://www.77cn.com.cn

通信作者:马宗仁

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1　试验材料与方法

1.1土壤样品的采集　全面考察了近10个即

将淹没的球道区,对其竞技功能区点间的坡度、植被及养护质量等进行详细考察,选择了其中5个非常典型的球道区作为土样采集区。而高尔夫球场由于竞技的需要,球道区具有明显的4个区域

(梯区、短草区、果岭、高草区),各区土壤状况不相同(果岭地表下60cm厚度为砂土层,梯区地表下20cm厚度为砂土层,短草区地表下cm在试验室条件下,设1.3模拟试验装置设计　

置土壤中氮磷浸出模拟试验装置。试验所用容器为特制的长方形玻璃缸,底面积为31cm×40cm,高80cm,总容积相当于100L

[7]

。

由于该水库是在原有1.4模拟水样的配制　

基础上扩容,因此,于月23日采集水HMn)、总氮、硝酸盐氮、

。其中,pH值采用玻璃电极法;;总氮用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法;氨氮用纳氏试剂比色法;硝酸盐氮用紫外分光光度法;总磷用钼酸铵分光光度法测定[9210]。

同时,用去离子水做参比试验。水库原水样pH值、高锰酸盐指数、总氮、硝酸盐氮、氨氮和总

为砂土层,高草区地表下5,,异。以及土壤对水质的影响均随土壤深度增大而变小

[7]

,因此,根据地形情况,在此范围内的各竞技

功能区按5点对称辐射取样法布设采样点,于2007年10月23日采集表层土样(0～20cm)20个;心土层(20～60cm)土样共10个(其中2个球道的果岭区、梯区和短草区同时采集心土层样品6个,另外选择2个球道的梯区和短草区同时采

磷含量见表2。

表2　水库原水样pH值、高锰酸盐指数、

总氮、硝酸盐氮、氨氮、总磷含量

pH

高锰酸盐指数总氮

(mg/L)24.12

(mg/L)1.27

硝酸盐氮

(mg/L)0.459

氨氮总磷

集心土层样品4个);并在5个球道的短草区同时采集底土层(60～100cm)的样品5个。

值

6.43

(mg/L)(mg/L)0.27

0.16

1.2土壤样品的制备与分析　将所采集的

0～20、20～60、60～100cm各土层取等质量的土

1.5模拟试验取样设计　在玻璃缸中从下至

上依次铺垫60～100、20～60、0～20cm深处的混合土壤[7],使其容重约为1.56g/cm3,土壤总厚度为12cm,各土层厚度均为4cm,水层高度为36cm。处理1以去离子水为模拟水,处理2以原

壤过3mm筛后分层混合备用。对上述土壤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0.03mol/LNH4F-0.025mol/LHCl浸提-钼锑抗比色法,硝酸盐氮和铵态氮分别采用酚

水库水为模拟水,各处理均设平行试验。

在玻璃容器内盛水后,在第1、3、5、7、9、12、15、19、24、33天分别采集各处理的水样,分析水

二磺酸比色法和2mol/LKCl浸提-靛酚蓝比色法测定[8]。各层土壤样品主要成分含量见表1。

表1　模拟试验土壤样品pH值、有机质、氮、磷含量土层深度

()0～2020～60

pH

样pH值、高锰酸盐指数、总氮、硝酸盐氮、氨氮和总磷含量情况。

有机质硝酸盐氮

()23.661

a

铵态氮

7.45a7.33aa

有效磷

100.71a44.88bc

2　结果与分析

由表1可知,该球场土壤的pH值为4.77～5.41,属于酸性土壤。有机质、有效磷、硝酸盐氮

值()

5.41a12.102a

5.16a

3.935bb

()()

16.607bb

a

主要分布在表土层,下层土壤之间有机质、硝酸盐氮含量无显著差异,球场土壤中有效磷含量呈现随土壤深度增加而递减的趋势;各层土壤的铵态

　注:同列不同字母表示差异显著(P<0.05),相同字母表示差异不显著(P>0.05)。

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氮含量较低,并无显著差异。

由表2可知,水库原水样、pH值、硝酸盐氮和氨氮可以达到国家地表水环境质量标准中的II类水质标准,总氮稍微超过了II类水质标准1.5倍,总磷含量则为II类水规定标准的6倍,高锰酸盐指数超过了II类水标准5倍。

在以去离子水为模拟水的2.1pH值的变化　

情况下,第1天,其pH值从7.11急剧下降到6.50(如图1所示),根据球场土样测试结果过程中,高锰酸盐指数变化较复杂,水库水中高锰酸盐指数的RSD达到41.9%;去离子水中高锰酸盐指数比水库水中高锰酸盐指数变化差异更大,其RSD达到65.8%,二者的变化差异极显著

(见图2)

。

值为4.77～5.41,,从第12天到第值变化趋势相同,第156.69和7.08,在第19天时二者的pH值均下降到6.4左右。至第33天时,以去离子水为模拟水的pH值为6.25,以水库水为模拟水的pH值为6.59,与原水库水样的pH值6.43相比差异不大

。

图2　模拟试验中高锰酸盐含量的变化

　　试验开始第1天二者含量均较高,可能受到初始往容器中注水时水质开始处于浑浊状态的影响。在第3天和第15天,以去离子水为模拟水的高锰酸盐含量和以水库水为模拟水的高锰酸盐含量接近。这之间,以去离子水为模拟水的高锰酸盐含量开始呈下降趋势,从第15天开始,其含量开始上升,第33天时达到25.2mg/L,超过第3天的含量,这可能是由于水质开始处于浑浊状态,在水质澄清的过程中,土壤中的有机物等还原性物质逐渐溶出所致;以水库水为模拟水的高锰酸盐含量波动较大,在总体含量下降趋势的过程中

图1　模拟试验中pH值的变化

有所反复回升,在第9天和第19天分别达到23.04和28.02mg/L,究其原因,可能是因为水质

　　II类水的pH值标准为6～9,模拟试验中,水库水pH值的RSD为2.7%;去离子水pH值的RSD为3.7%,二者的变化差异均不显著,pH值

澄清的过程缓慢,水库原水样中各组分间以及水样各组分与土壤浸出物间的物理化学反应所致,从第24天开始其含量低于采集原水库样品的初始含量,并处于平稳阶段。

在酸性土壤中,磷被大量存2.3总磷的变化　

在的铁、铝氧化物或水氧化物所吸附,转化成难溶的磷酸盐并与土壤颗粒紧密结合,在水中的可溶性很低,因此,一般情况下,土壤中磷的浸出量有

都在规定的标准范围之内。水库水为天然的缓冲溶液,因而其pH值变化幅度较去离子水中pH值小。从本次模拟试验所测结果看,被淹没球场土样的浸出物不会对水的pH值造成显著不良影响。

在整个模拟试验2.2高锰酸盐指数的变化　

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限。在模拟试验初期,由于土样被淹,土壤中速效磷浸出,进入水体,使两水中的总磷浓度都有所上升,在第一天达到相对高值,分别为0.167和0.449mg/L。在试验开始的第3天后,由于水体

中磷的沉淀-溶解平衡、吸附-解吸平衡受多种成分相互作用的影响,以致水库中总磷的浓度在各天之间有一定程度的波动,以去离子水为模拟水的含量为0.124～0.274mg/L。以水库水为模拟水的含量为0.052～0.181mg/L,,[7,这故。由于影响水土界面磷素迁移能力的主要因素是土壤的固磷能力和土壤的有效磷水平

[11]

图4　模拟试验中总氮含量的变化

　　在以水库水为模拟水的条件下,试验开始的前9天,其浓度呈现上升趋势,从1.27mg/L增长到3.97mg/L,但在第9天至第15天其含量变化较为剧烈,究其原因,可能是由于受到原水库水样中的成分与浸出物之间的反应影响;第15天其总氮浓度达到最大值4.13mg/L,之后呈现下降趋势,至第33天时,其浓度(1.68mg/L)仍高于采集的原水库水样中总氮浓度(1.27mg/L)。在以去离子水为模拟水的条件下,试验开始的前3天和第5天至第7天,其总氮浓度相对稳定,第9天时其总氮浓度达到最大3.69mg/L,之后其含量变化波动较大,其原因可能是由于去离子水中成分较为单一,离子交换能力差,加之土壤化学反应[12],致使土壤中的氮在浸出的过程中受到制约,同时也表明库水中的多成分含量有利于土壤与库水间的界面反应和物质交换。在整个模拟试验中,第19天之前,去离子水中各个时间点总氮的纯浸出量几乎都比水库水中总氮纯浸出量多,这是因为模拟水中总氮的浓度主要受硝酸态氮浓度的制约,而原水库水中本来就含有一定量的硝酸盐氮。

,并

且初始时由于土壤的吸附作用,入库水与土壤孔隙水中物质交换作用,因而使总磷浓度在第7天后呈下降趋势,如图3所示。在整个试验过程中,二者的变化趋势大致相同,但去离子水总磷含量的差异极显著,其RSD达到63.1%,水库水总磷含量的RSD仅为28.7%

。

2.5硝酸盐氮的变化　2种模拟情况下,二者

图3　模拟试验中总磷含量的变化

2种不同的水为入库水的模2.4总氮的变化　

中的硝酸盐氮浓度均呈明显的上升趋势(见图

5),这是由于土壤中带负电荷的硝态氮被土壤颗粒所排斥,易随水自由移动至水源中。

　　在以去离子水为模拟水的条件下,从第15天开始,其浓度维持在0.42mg/L左右。在以水库

拟情况,二者中的总氮浓度变化差异极显著,水库水总氮浓度含量的RSD为45.8%,去离子水总氮浓度含量的RSD达到70.3%(如图4所示)

。

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纯浸出量为0.06mg/L,之后急剧下降,到第15天后其含量维持在0.01～0.02mg/L,这一变化过程除了由于上述的原因外,也与水体中的各种物理化学反应有关。如图6所示

。

图5　水为模拟水,15天时达到最大值1.254mg/L,之后波动于1.103～1.197mg/L,

土壤中浸出的硝酸盐氮的量高于用去离子水为入库水的浸出量。2种模拟情况下,土壤中浸出的硝酸盐氮的含量差异均显著,水库水硝酸盐氮含量的RSD为30.4%,去离子水硝酸盐氮含量的RSD达到46.2%。其原因可能有二:一是由于采

图6　模拟试验中氨氮含量的变化

　　模拟试验中,去离子水中氨氮的纯浸出量与水库水中纯浸出量差异不大,水中氨氮总含量均小于II类水标准0.5mg/L,可见球场土壤中氨氮的浸出没有对水质造成不良影响。

集的原水库水样中的一些组分与土壤孔隙水之间的物质交换更有利于硝酸盐氮析出;二是源于硝化作用使得2种水中氨氮逐渐转化为硝酸盐氮。本项研究同时表明:不论以何种样式的水为入库水,硝酸盐氮从土壤中浸出量都随时间延伸而增多,并在半个月后其浓度达到几乎稳定状态。II类水标准规定硝酸盐氮含量应≤10mg/L,由该试验表明:即将被淹没的球场土样中的浸出物使水库水中硝酸盐氮的含量远小于10mg/L。

3　结论

试验结果表明:球场土壤中的淋溶物对水质的pH值影响较小;土壤中的有机物质浸出较为缓慢;速效磷较快浸出并溶入水体,但随着时间的推移其又被土壤吸附;土壤中的氮素浸出较快,随着时间的推移水体中总氮和硝酸盐氮含量呈上升趋势,二者含量高时可达原入库水含量的3倍。但由于库底土壤的氮磷含量较低,结合淹没时入库水的实际情况及自然因素,水库蓄水后,随着水库的正常运行,水体的不断交换,这种影响将会达到新的动态平衡,李鱼等[16]的研究结果也呈现相应的规律。因此,从整体趋势看,即将被淹没的深圳聚豪会高尔夫球会的部分球场土壤中氮磷浸出物对水质不会产生显著不良影响。参考文献

[1]　王洪风,孙明清,刘顺,等.扁蓄干粉及其提取物对

2.6氨氮的变化　在以去离子水为模拟水的条

件下,库水中氨氮的变化趋势相对简单,但其RSD达到87.5%。,试验开始后的前3天,其浓度

均小于0.01mg/L,到第9天时,氨氮浓度达到最大值0.05mg/L,之后趋于下降,其原因大致有二:一是土壤中铵态氮含量较低;二是土壤中铵态氮被硝化细菌等氧化为硝酸盐氮后而浸出[13215]。第15天后,其含量维持在0.02～0.04mg/L。

在以水库水为模拟水的条件下,库水中氨氮的含量差异极显著,其RSD达到111.6%。试验开始的第5天时其浓度达到最大值0.33mg/L,

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Studiesoneluviationpatternsofnitrogenandphosphorusinsoilofgolfcourseand

thepotentialimpactonwaterqualityundersimulativeconditionsJINKe2lin1,MAZong2ren2,LIANJia2wei3,MAZhi2chao2,CAO2yu2(1.HainanCollegeofEconomicsandBusiness,Haikou571127,China;2.GolfCollegeofShenzhenUniversity,Shenzhen518060,China;3.WaterManagementBureauofShenzhenCity,518036,China)

Abstract:ThedynamicvariationofnitrogenandphosphorousmovementinsoilofgolfcoursewhichisclosetoTiegangReservoirinShenzhenanditsimpactsonwaterqualitywerestudiedundersimulativeconditions.TheresultsindicatedthattheeluviatedmattersshownlittleimpactonpHofwater.Theeluviatingspeedoforganicmattersinsoilwasveryslowbutitwasfastforphosphorusandalongthetimethephosphoruswasabsorbedbysoil.Nitrogeninsoilcouldberapidlyeluviatedthanphosphor2us.Thetotalcontentsofnitrogenandnitrateincreasedgraduallyalongwiththetime,whichwerethreetimesmorethanthatofwaterinthereservoir.Consideringthelowcontentofnitrogenandphosphorusinsubmergedsoil,aswellasthepracticalconditionsandthenaturalfactorsinthetimewhenthereservoirwassubmerged,thereservoirwillcometoanewdynamicbalanceafterwaterwasstoredthroughwatercycling.SoitcouldbeconcludedthattheeluviatednitrogenandphosphorousfromsoilofShenzhenTycoonGolfCoursewouldnotnegativelyaffectthewaterqualityofShenzhenTiegangReservoir.

Keywords:golfcourse;nitrogenandphosphorus;drippinganddissolving;waterquality;impact