（环境工程专业论文）重庆地区高尔夫球场化肥、农药淋溶特性及其水环境影响研究.pdf

中文摘要 摘要 本研究在重庆市的气候条件下，采用室内土柱淋溶试验，系统地研究了高尔 夫球场果岭草坪上施用化肥尿素、磷酸二氢钾及农药粉锈宁、百菌清的淋溶特性， 研究了施肥量、施药量、降雨量对淋溶水中各污染因子浓度的影响。在实验室模 拟研究的基础上，对重庆地区5 家高尔夫球场人工湖水体中硝酸盐、亚硝酸盐、 n h 4 + - n 及t p 浓度进行了分析测试对比，并对重庆地区高尔夫球场的水环境问题 做了分析研究。 淋溶水中硝酸盐浓度随着氮肥施用量的增加呈现明显的增加趋势；施磷量能 够略微影响淋溶水中硝酸盐浓度的变化，但影响程度不显著，若对果岭草坪上纯 氮施用量控制在5 6 9 m 2 次以内，淋溶水中的硝酸盐对地表水的污染可忽略。全 年范围内不同施肥条件下淋溶水中亚硝酸盐含量基本无差别，且不随季节变化， 即使年纯氮施用量为6 0 9 m 2 ，淋溶水中亚硝酸盐浓度也能达到a 类景观水体水质 标准要求。淋溶水中n h 4 + - n 浓度变化与施氮量变化有关，且与季节及降雨量的变 化有关，随着淋溶次数的增加，各处理淋溶水中的n h 4 + - n 浓度会出现一个跳跃点， 而后随着时间推移，其浓度均下降并趋于平缓。施磷量能够显著影响磷的淋溶， 淋溶水中t p 浓度随施磷量增加而增大，季节及降雨量也能影响磷的淋溶，若对果 岭草坪上施磷量( p 2 0 5 ) 控制在3 2 9 m 2 次以内，淋溶水中的1 p 对地表水的污 染可忽略。 淋溶水中粉锈宁残留浓度随施药量的增加而增大，在0 1 5 - 0 6 0 9 m 2 次施药 量范围内，若以标准浓度限值0 1 m g l 做临界值，则施药后任何时间段，淋溶水中 粉锈宁残留浓度均不会超标。即使百菌清施用量是常规施用量的2 倍( o 4 9 m 2 饮) ， 淋溶水中的百菌清残留浓度也极低，草坪土壤中只要施药量控制在单次0 1 0 - - 0 4 0 9 m 2 范围内，施用百茵清后对地表水及地下水的污染很小。 经采样分析发现，重庆地区5 个高尔夫球场内人工湖水体中的硝酸盐浓度在 降雨量大的夏季最大，有3 个球场人工湖中的硝酸盐浓度超过2 5 m g l ；水体中 n h 4 + - n 浓度会季节性的超过地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) v 类水体水 质标准；被调查的球场人工湖中亚硝酸盐浓度均达到a 类景观水体水质标准：c t 和c 2 人工湖中t p 浓度在降雨量大的夏季l 达不到v 类水体水质要求。 关键词：高尔夫球场，化肥，农药，淋溶，水环境影响 英文摘要 a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , t h el e a c h i n gc h a r a c t e r i s t i c so fu r e a ，p o t a s s i u md e h y d r a t ep h o s p h a t e ， c h l o r o t h a l o n i la n dt r i a d i m e f o nu s e di ng o l fg r e e nt u r f g r a s s ；t h ei m p a c t so ff e r t i l i z e r a p p l i c a t i o na m o u n t ，p e s t i c i d ea p p l i c a t i o na m o u n ta n dr a i n f a l lo nt h ec o n c e n t r a t i o no f p o l l u t i o nf a c t o r si n t h el e a c h a t ew e r es t u d i e db yl a b o r a t o r ys o i lc o l u m nl e a c h i n g e x p e r i m e n t a t i o ni nt h ec l i m a t i cc o n d i t i o n so fc h o n g q i n g b a s e do nt h el a b o r a t o r y s i m u l a t es t u d i e s ，t h ec o n c e n t r a t i o no fn i t r a t e ，n i t r i t e ，a m m o n i a n i t r o g e n ，t o t a l p h o s p h o r u so fa r t i f i c i a ll a k ew a t e ro ff i v eg o l fc o u r s e si nc h o n g q i n gw e r et e s t e da n d a n a l y z e d ；t h ew a t e re n v i r o n m e n ti s s u e so fg o l fi nc h o n g q i n g a r e aw e r ea n a l y s i ss t u d i e d t h ec o n c e n t r a t i o no fn i t r a t ei nt h el e a c h a t er i s e ss i g n i f i c a n t l yw i t l lt h ei n c r e a s i n g o fn i t r o g e nf e r t i l i z e ra p p l i c a t i o na m o u n t ；i tw a sa l s oa f f e c t e db yp h o s p h o r u sf e r t i l i z e r a p p l i c a t i o na m o u n t , b u tn o ts i g n i f i c a n t i ft h ea p p l i c a t i o na m o u n to fn i t r o g e nf e r t i l i z e r o ng o l fg r e e nt u r f g r a s sw a sc o n t r o l l e di n5 6 9 m 2o n c e ，t h ep o l l u t i o no ft h es u r f a c e w a t e rb yn i t r a t ei nt h el e a c h a t ec a r lb ei g n o r e d t h ec o n c e n t r a t i o no fn i t r i t e i nt h e l e a c h a t ei sa l m o s tt h es a m ew i t hd i f f e r e n tf e r t i l i z a t i o nc o n d i t i o n sd u r i n gt h ew h o l ey e a r , a n dd o e s n tc h a n g ew i t ht h es e a s o n s ，e v e ni ft h ea p p l i c a t i o na m o u n to fn i t r o g e n f e r t i l i z e rw a s6 0 9 m 2p e ry e a r , i tc o u l da l s or e a c hac l a s so fe n v i r o n m e n tq u a l i 纱 s t a n d a r d s f o ，l a n d s c a p e ( g b - 1 2 9 4 1 - 9 1 ) t h ec o n c e n t r a t i o no f a m m o n i an i t r o g e nr e l a t e s t on i t r o g e nf e r t i l i z e ra p p l i c a t i o na m o u n ta n dp h o s p h o r u sf e r t i l i z e ra p p l i c a t i o na m o u n t ， a n dc h a n g e sw i t ht h ed i f f e r e n tr a i n f a l la n ds e a s o n s w i t ht h ei n c r e a s i n go fl e a c h i n g t i m e s ，t h ec o n c e n t r a t i o no fa m m o n i an i 仃o g e nr e a c h e dap e a ki na l lp r o c e s s i n g ，a f t e rt h a t ， i tr e d u c e dg r a d u a l l ya n ds t a b i l i z e d t h ea p p l i c a t i o na m o u n to fp h o s p h o r u sf e r t i l i z e rc a n s i g n i f i c a n t l ya f f e c tt h el e a c h i n go fp h o s p h o r u s t h ec o n c e n t r a t i o no f t o t a lp h o s p h o r u si n t h el e a c h a t ei n c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s i n go ft h ep h o s p h o r u sf e r t i l i z e r a p p l i c a t i o n a m o u n t ，i tw a sa l s oa f f e c t e db ys e a s o n sa n dr a i n f a l l i ft h ea p p l i c a t i o na m o u n to f p h o s p h o r u sf e r t i l i z e rw a sc o n t r o l l e di n3 2 9 m 2o n c e ，t h ep o l l u t i o no f t h es u r f a c ew a t e r b yt o t a lp h o s p h o r u si nt h el e a c h a t ec a nb ei g n o r e d t h ec o n c e n t r a t i o no ft r i a d i m e f o ni nt h el e a c h a t ei n c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s i n go f t h et r i a d i m e f o na p p l i c a t i o na m o u n t ，i ft h ea p p l i c a t i o na m o u n tw a sb e t w e e n0 15 - 0 6 0 g m 2 o n c e ，t a k i n g0 1 m g la st h ec r i t i c a lv a l u e ，t h ec o n c e n t r a t i o no ft r i a d i m e f o ni nt h e l e a c h a t ew o u l d n to v e rt h es t a n d a r da ta n yt i m ea f t e rs p r a y i n g t h ec o n c e n t r a t i o no f c h l o r o t h a l o n i li nt h el e a c h a t ew a sv e r yl o we v e ni ft w i c et h en o r m a la p p l i c a t i o na m o u n t i i i 重庆大学硕士学位论文 t h ec h l o r o t h a l o n i lh a dl i t t l ep o l l u t i o nt ob o t hs u r f a c ea n du n d e r g r o u n dw a t e ri ft h e a p p l i c a t i o na m o u n tw a sc o n t r o l l e di no 10 - 0 4 0g m s o n c e 。 a f t e rs a m p l i n ga n da n a l y z i n g ，i tw a sf o u n dt h a tt h em a x i m u mc o n c e n t r a t i o no f n i t r a t ei nt h ea r t i f i c i a ll a k e so ff i v eg o l fc o u r s e si nc h o n g q i n ga r e aa p p e a r e di ns u m m e r w i t hh e a v yr a i n f a l l t h ec o n c e n t r a t i o no fn i t r a t ew a so v e r2 5 m li nt h r e eg o l fc o u r s e s a r t i f i c i a ll a k e s t h ec o n c e n t r a t i o no fa m m o n i a n i t r o g e ns e a s o n a le x c e e d e dv c l a s sw a t e r s t a n d a r d so fe n v i r o n m e n tq u a l i t ys t a n d a r d srs u r f a c ew a t e rq u a l i t y ( g b 38 38 - 2 0 0 2 ) t h en i t r i t ec o n c e n t r a t i o no fa r t i f i c i a ll a k e si n v e s t i g a t e dr e a c h e dac l a s so fe n v i r o n m e n t q u a l i t ys t a n d a r d s f o rl a n d s c a p e ( g b 一1 2 9 4 1 9 1 ) ；t h et o t a lp h o s p h o r u sc o n c e n t r a t i o no f c la n dc 2a r t i f i c i a l l a k e sc o u l d n tr e a c hvc l a s sw a t e rs t a n d a r d si ns u m m e rw i t hh e a v y r a i n f a l l k e y w o r d s ：g o l fc o u r s e ，f e r t i l i z e r , p e s t i c i d e ，l e a c h i n g ， w a t e re n v i r o n m e n ti m p a c t i v 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的且士学位论文重庞丝匡直丕去鲨扬丝月巴：壅药进渣挂 连丞墓丞巫缝髭喧硒究是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己 经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：杀麦蠹k 导师签名：童聃趁 签字日期：叫j - 文f 签字日期： 洲卜吲 学位论文使用授权书 本人完全了解重庆大学有关保留、使用学位论文的规定。本人完全同意中 国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程( 以 下简称“章程 ) ，愿意将本人的n 士学位论文重迭丝区直筮去堡扬丝目巴! 壅 蕴进渣缱丝毽墓盔巫撞髭响婴塞提交中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社( c n k i ) 在中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库以及 重庆大学博硕学位论文全文数据库中全文发表。中国博士学位论文全文数 据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库可以以电子、网络及其他数字媒体 形式公开出版，并同意编入c n k i 中国知识资源总库，在中国博硕士学位论 文评价数据库中使用和在互联网上传播，同意按“章程”规定享受相关权益和承 担相应义务。本人授权重庆大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文， 可以公开论文的全部或部分内容。 作者签名： 翮摊一 也憎9 年彳月4 1 日 备注：审核通过的涉密论文不得签署“授权书一，须填写以下内容： 该论文属于涉密论文，其密级是，涉密期限至年一月一日。 说明：本声明及授权书坐逝装订在提交的学位论文最后一页。 学位论文使用授权书 本人完全同意中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全 文数据库出版章程( 以下简称“章程 ) ，愿意将本人的且士学位论文重庭 丝匡直丕去堡扬丝目曼! 壅垫进渲挂丝区墓丞丕缝髭堕婴窒滏提交中国学术期刊( 光 盘版) 电子杂志社( c n k i ) 在中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士 学位论文全文数据库以及重庆大学博硕学位论文全文数据库中全文发表。 中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库可以以 电子、网络及其他数字媒体形式公开出版，并同意编入c n k i 中国知识资源总库， 在中国博硕士学位论文评价数据库中使用和在互联网上传播，同意按“章程 规定享受相关权益和承担相应义务。 作者签名：燃一翩签名毒牧 2 0 0 9 年5 月2 1 日 论文题目：重庆地区高尔夫球场化肥、农药淋溶特性及其水环境影响研究 论文级别：博士口硕士囱所属学院：城市建设与环境工程学院 毕业院校：重庆大学毕业年月： 2 0 0 9年0 6月 作者联系电话： 1 3 6 5 8 3 7 3 3 1 4 作者通信地址( 邮编) ：重庆大学b 区5 舍1 1 7 室4 0 0 0 4 5 作者e _ m a i l ： j i 旦g y 坚垒望y 坚垦旦曼! 至堡! 至鱼：q 婴 研究生学号： 2 0 0 6 1 7 0 2 1 2 4 备注：本人承诺该学位论文不涉密，否则后果自负。 说明：本授权书皇基一式三份，由学校研究生管理部门、中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社和作者本人各保存一份。 c n k i 联系电话：0 1 0 - 6 2 7 9 1 9 5 1 、6 2 7 9 3 1 7 6 、6 2 7 9 4 9 9 4传真：0 1 0 - 6 2 7 9 1 8 1 4 网址：曼塑c n k i n e t ，侧c h i n a j o u r n a l n e t c n 通信地址：北京清华大学邮局8 4 - 4 8 信箱采编中心 邮编：1 0 0 0 8 4 1 绪论 1绪论 1 1 课题提出的背景 高尔夫( g o l f ) 的定义：g 代表绿色( g r e e n ) ，绿色是大自然的主色，在绿 意浓浓的大自然环境中练习g o l f 球是回归自然，享受自然；0 代表氧气( o x y g e n ) ， 氧气是人类生命中不可缺少的三元素之一，有绿色植物的地方就有氧气，也会因 此而充满生机，朝气蓬勃；l 代表阳光( l i g h t ) ，阳光是一切生命的开始，沐浴阳 光就是享受生命；f 代表友谊( f r i e n d s h i p ) ，也是g o l f 运动的魅力所在。高尔夫 球运动是和阳光、绿地、湖泊紧紧地联系在一起的，它集运动、休闲、健身、娱 乐和社交等为一体，迄今已有6 0 0 多年的历史，在世界范围内早已盛行。1 9 8 4 年， 随着我国首个高尔夫球场广东中山温泉高尔夫球场在中山三乡问世【l 】，我国高 尔夫球场如雨后春笋，勃发于天南地北。据不完全统计，目前我国的高尔夫球场 ( 包括在建而没有完成的球场) 已近4 0 0 个，球场建设增速达3 0 ，尤其是近几 年，人民生活水平提高、消费观念发生转变，高尔夫爱好者的数量更是迅猛增长。 经过十年的发展，重庆高尔夫球场已初显规模，已经建成的场地有保利、上邦、 佰富、红鼎等，让高尔夫绅士们有了最美丽的秀场。 高尔夫球场是以草地为主的运动场所，为了得到高质量的草坪和良好的击球 草坪面，高尔夫球场在建植和养护草坪过程中必然要进行施肥和施用杀虫剂、杀 菌剂、除草剂等作业。而高尔夫球场草坪大多建植在透水性良好的砂壤土上，这 些作业很可能会对环境产生威胁和影响。 一些人对此已经提出异议，例如：有人说高尔夫球场是“绿色荒漠”，原因 是其植被单一、农药喷洒过量；有人说高尔夫球场草坪养护用水量惊人，每平方 米每天耗水量达1 吨；还有人说球场破坏耕地，占用农田；甚至有人称球场是“环 境杀手，等等【2 3 】，不一而足。高尔夫球场环境问题已经成为阻碍我国高尔夫运 动发展的重要因素之一。2 0 0 4 年国务院办公厅下发 2 0 0 4 1 1 号文件关于暂 停新建高尔夫球场的通知，决定我国高尔夫球场建设将暂缓立项和审批，原因 之一就是政府认为高尔夫球场污染环境。 但令人不解的是，这些报道虽义正辞严，却存在一个共同的问题：既没有引 用任何可信的调查数据，也没有任何科研机构的研究论证。由于中国高尔夫产业 发展时间较短和研究资金缺乏，目前国内对高尔夫球场与环境的相关立项和系统 研究甚少，除北京林业大学韩烈宝教授课题组进行过系统的田间研究外，其余大 多都是分析比较研究或环境影响评价。虽然国外在近几十年来高尔夫球场施用农 药化肥对环境的影响方面做了深入的研究，并将这些研究应用到实践中指导高尔 重庆大学硕士学位论文 夫球场草坪管理者科学施用农药和化肥，但是国内高尔夫球场的气候条件、草坪 管理水平、农药、化肥产品与发达国家不尽相同，国内城市之间的情况亦存在差 异，而农药化肥在草坪生态系统中的去向又受到这些因子的影响。本文在借鉴国 外高尔夫球场草坪管理中施用农药化肥的经验和研究成果以及韩烈宝教授多年 来对高尔夫球场环境影响研究成果的基础上，利用室内土柱淋溶试验研究球场施 用化肥、农药对环境的影响以及其淋溶特性，并对重庆市多个不同的高尔夫球场 施用农药和化肥所带来的环境问题进行科学研究，以明确在重庆市的气候、地理 条件下，高尔夫球场施用农药和化肥是否会对其周边环境产生影响，若有不利影 响，应怎样最大限度地减轻或避免；若无影响，则会给那有争议的人们予以启示。 目前，我国正在进入高尔夫运动飞速发展时期，如何科学施肥、施药，以减 轻其对环境产生影响，避免产生人们所不能接受的环境污染问题，是我国高尔夫 球场建设需要解决的重要问题。本课题“重庆地区高尔夫球场化肥、农药淋溶特 性及其水环境影响研究也正是在这样的背景下提出来的，它的完成可以为重庆 地区高尔夫从业者科学管理高尔夫球场草坪提供理论参考依据，为我国高尔夫球 场的环境管理和潜在环境问题的进一步研究抛砖引玉。 1 2 国内外文献综述 高尔夫球场在种植和养护草坪过程中需要进行施肥和施用杀虫剂、杀菌剂、 除草剂等作业，这会给环境造成一定的影响，主要表现在农药化肥挥发与淋溶上。 高尔夫球场施用农药和化肥后，农药化肥在草坪生态系统中的去向很多，但是可 能对环境产生影响的主要有挥发、随地表径流进入地表水、淋溶、被微生物代谢 等四种去e 4 1 。控制影响农药和化肥这四个去向的任何因素都可能减少或避免高尔 夫球场草坪管理中施用农药化肥对环境或者人类和野生动物的威胁，有关高尔夫 球场草坪管理对环境的影响研究也集中在这几个方面1 5 j 。 1 2 1 高尔夫球场施用化肥对环境影响的研究 高尔夫球场在建植和养护草坪过程中施用的化肥主要包括氮肥和磷肥。 高尔夫球场大多建在山清水秀之地，如重庆市现有的高尔夫球场大都位于长 江及嘉陵江畔或是毗邻天然的湖泊，施用的化肥是否会随地表径流进入地表水体， 从而导致下游水体中氮磷浓度超标、造成水体富营养化是环保学者及公众关心的 核心问题；此外，位于球场内的天然湖泊和人工湖泊都是封闭型的景观水体，虽 然在球场建设和短期运营期间对湖泊不会造成明显的污染，但如果维护方式不谨 慎，经过长期运营后，球场施肥造成的流失将增加水体氮、磷含量，引起球场内 的湖泊水体富营养化。因此，研究高尔夫球场化肥对环境的影响至关重要。 化肥挥发对环境影响的研究进展 2 1 绪论 施入草坪中的肥料氮可以氨或氮氧气体( 反硝化作用) 挥发到空气中。其中 氨的挥发是氮素损失的条重要途径，不但降低了氮肥的利用率，而且对环境也 造成不利的影响。有报道称当尿素施入草地后，占施入量2 0 3 0 的氮以n i l 3 的形式而损失嘲；而在另一报道中氨的挥发损失率则高达1 6 , - - , 6 8 1 7 1 。氨的挥发 损失率在不同条件下差异很大。 氮肥施入土壤后，氨挥发损失量不但受土壤条件( 土壤p h 、土壤水分、c e c ( 土壤阳离子交换量) 等) 和气候条件( 降水、气温、湿度的变化等) 的影响， 肥料种类、施肥量和施肥方式也是影响氨挥发的重要因素。此外，氨的损失还受 草坪枯草层的有无及其厚度的影响【7 1 。 施氮后灌溉措施( 或降雨) 对氨挥发损失也有显著影响，研究表明【8 】降水或 浇水能加速尿素穿过草坪枯草层进入到草坪土壤中，从而减少尿素的氨挥发损失。 国外有关研究表明【8 】施肥后若不浇水氮素氨挥发率高达3 6 ，施肥后每浇1 e r a 水 氮素氨挥发率可降低8 。 化肥因地表径流对环境影响的研究进展 当肥料施入草坪生态系统后，处于草坪表面的肥料有可能随着地表径流而损 失。肥料由于径流而对水源造成影响的主要是氮肥和磷肥。从环境角度讲，过多 的养分进入水体就会导致水体富营养化【9 1 。 美国高尔夫球协会在俄克拉荷马州资助了一项关于设立径流缓冲带以及不同 的管理措施是否对氮肥和农药径流损失发生影响的研究，结果表nt 1 0 1 土壤湿度是 影响径流的主要因素。在6 月进行第一次模拟降雨前，此时土壤湿度较低或者中 等，进行5 0 m m 模拟降雨后，仅有不到总量l 的氮肥发生径流损失；而在8 月高 土壤湿度条件下，氮肥发生径流损失率上升为总量的8 。这些研究说明【l o 1 2 】，土 壤含水量高的草坪土壤比土壤含水量低的土壤更易发生肥料和农药的径流损失， 设立径流缓冲带以及不同的管理措施在土壤湿度小时能够降低氮肥的径流损失， 但当土壤湿度大时，这两项措施作用不大。 目前国内外有关磷径流损失的研究较少。磷可以以可溶性磷和土壤结合磷( 包 括无机态磷和有机态磷) 的形式径流到地表水中【13 1 ，对于高尔夫球场而言，磷的 主要损失形式是可溶性磷【1 4 】，草坪生态系统中磷的径流也有可能对地表水产生威 胁。国外有关专家研究认为【1 5 】磷肥的径流损失与草坪的根茎密度有关，草坪的根 茎密度越大，磷的径流损失越小。 化肥淋溶对环境影响的研究进展 1 ) 氮肥 氮肥在草坪草的生长发育过程中起着主导作用，是影响草坪草地上部分的表 观质量、地下部分根系发育、草坪的抗逆性等方面的关键因素。为获得高质量的 重庆大学硕士学位论文 草坪，高尔夫球场需要施用大量氮肥，因此，化肥淋溶对环境造成危害主要由氮 肥的淋溶引起的【1 6 1 ，公众对于农业生产中氮肥淋溶对地表水、地下水以及饮用水 源或其他水体的污染深表担忧。就高尔夫球场施用大量氮肥后是否会由于淋溶而 造成污染，许多人做了大量的研究，如张国梁、朱兆良等认为【1 6 - 1 s 农业生产中损 失的氮素大部分进入地表水和地下水，从而造成水体中硝态氮增加，这是形成水 体富营养化最根本的原因。 l e g g 和v i e t o r 等国外学者研究认为【1 9 2 0 】：n o 3 - n 淋溶是肥料氮损失的重要途 径之一，通过该途径损失的肥料氮要比氨挥发和带走草屑损失的氮多得多。移动 出根系层的氮素对草坪草的有效性大大降低，且对水体造成威胁。杨林及巨小棠 等认为【2 1 , 2 2 】土壤中发生硝态氮淋洗需要满足两个基本条件：土壤中大量残留硝酸 盐和水分运动存在，促进或阻碍这两个条件之一的任何因素都将影响氮素淋洗的 发生与否及其程度。国外学者b r o w n 、k e l l yl k o p p 等认为【2 3 2 5 1 ，影响n 0 3 - n 淋 溶的因素有施肥量、肥料种类、降水和喷灌、土壤类型、施肥深度、气候条件、 施肥季节和草坪枯草层等。 a 施肥量 施肥量对肥料氮的淋溶损失影响最大。b r u c e 等【2 6 】在沙土和改良沙土上研究发 现，当施肥量为1 9 9 ( m 2 y r ) 、3 9 ( m 2 ) r r ) 、5 8 5 9 ( m 2 y r ) ，沙土硝酸盐淋溶率 分别为8 1 4 、9 5 2 和1 2 5 3 ；改良沙土n o 3 - n 淋溶率分别为5 9 3 、6 1 0 、 6 8 4 。s y n d e r 等研究发现【2 7 】若草坪上2 个月内c a ( n o a ) 2 施肥量为3 9 9 m 2 ，两 个月后不再施肥，2 年内c a ( n 0 3 ) 2 的无机态氮( n o 3 n 和n h + 4 - n ) 淋溶损失 率为2 9 ；当施肥量增加为7 8 9 m 2 时，2 年内其无机态氮的淋溶损失率增为9 3 。 大多数研究都认为随着施氮量增加，氮的淋溶损失率也随之增大。其原因可能是 重施氮肥情况下，氮肥总量超过了草坪草吸收、草坪土壤固定和氨挥发损失的量。 b 氮肥种类 b r o w n 和m i t c h e l l 等人研究认为【2 3 2 8 ，2 9 1 氮肥的淋溶损失也受氮肥种类的影响。 各化肥品种的移动能力不同，1 5 n 标记化肥的水田淋失动态表明【3 们，硝铵的淋失量 大大高于尿素和硫胺，尿素n 的硝化淋失进程较慢，也比碳铵的淋失量小。王家 玉等研究发现【3 l 】氮素淋失量与氮肥用量呈正相关。林清火、朱济成等认为【3 2 3 3 1 就 淋溶损失而言，硝酸铵 1 2 1 2 1 2 氮肥 i b d u ( 异丁叉二脲) 尿素，缓释氮肥 的淋溶损失率要比速效氮肥低，有机肥的氮素淋失率又比缓效氮肥低，其原因是 有机肥、缓释肥养分释放速率和模式与草坪草吸收养分速率与模式相一致或基本 一致，最大限度地提高了肥料利用率，减少了氮素的淋溶。 c 降雨和灌溉 水是可溶态氮素向下迁移的载体，只有水分饱和的土壤才能引起氮的淋失。 4 1 绪论 休闲期的陕西武功垆土在8 1 0 月高温多雨季节时，土壤中的硝态氮明显下移深 度达1 1 5 m ，甚至2 m ，每2 - - 3 m m 的降雨可使土壤中的硝态氮下渗1 c m i 3 4 】。在 降雨7 0 0 r a m 的美国k a n s a s ( 堪萨斯) 州细质土壤上，1 - - - 1 5 年内硝铵可被淋滤到 3 5 m 深处，2 2 4 k g h a 的氮肥中有9 8 k g k a 被淋失【3 纠。 通常情况下n 淋失和降雨量呈正相关【3 6 】，供水的数量和分布对n o 3 - n 迁移有 重要影响。土柱模拟表明，尿素在一次使用和过度灌溉时淋失量大，而分次使用 和适度灌溉时淋失量小，灌溉量对氮素淋失的影响甚至比施肥量明剧3 7 1 。休闲期 的沙土在施用硝铵后5 周内连续灌水和降雨3 0 0 m m ，引起n 0 3 - n 下移7 5 - - - 1 5 0 c m 深度网。美国n e b r a s k a ( 尼巴罗斯卡) 西部和c o l o r a d o ( 科拉罗多) 东北部的壤 质细砂土必须依靠灌溉来供水，当供水量( 灌溉加降雨) 为6 0 0 m m 时，不同施肥 管理条件下n o a - n 的年淋失量为1 9 - - 5 9 7 k g h a a 3 9 】。西班牙中部玉米地的水量平衡 研究表明【4 0 1 ，在1 4 m 土壤深度，生长季累计排水量为7 5 2 2 m m ，约为灌溉总量 的1 9 。 有许多报道认为喷灌对肥料氮的淋溶损失存在潜在的影响【4 1 1 ，施肥后1 次浇 水2 5 r a m ，氮淋溶损失率为1 2 3 ，几乎是4 次浇水2 5 m m 的3 0 倍( o 4 ) ，其原 因可能是浇水后土壤中蚯蚓的剧烈活动。y a t e 等研究认为【4 2 】在u s g a 果岭上施氮 后少量多次浇水肥料氮的淋溶损失率通常情况下小于l 。研究发现在施加氮肥 后浇灌少量的碱性水或是对草坪进行干旱胁迫，结果就会使氮素损失淋失量加大， 说明干旱胁迫和高碱性会影响草坪根系对氮肥的吸收。因此，需要综合的管理措 施来减少氮肥的淋溶。 d 土壤类型 肥料氮的淋溶损失还与土壤类型有关。通常砂质土壤上的氮素淋失较为严重， 即使在最佳管理措施下也不例外，且砂地土壤上可溶性氮源( 如硝铵) 的淋失往 往取决于最初几次淋滤。u s g a 资助的研究表明【1 0 ，1 5 ，2 3 , 2 6 】，不同的土壤淋溶损失率 不同，其淋溶损失率顺序为：沙土( 1 1 ) 沙土+ 泥炭( 3 ) 沙壤土 壤土( 小 于1 ) 粘土( 小于1 ) t o 】。 e 其他因素 季节对草坪草氮素淋溶损失也存在影响【2 3 1 ，土壤温度低、土壤沉淀率高时， 氮素淋溶损失比较明显；也有许多研究发现苗期最易发生氮素径流和淋溶损失， 这是因为苗期草坪草茎叶密度小；少量多次的施肥和浇水管理方式大大减小了氮 素发生径流和淋溶的可能性。 2 ) 磷肥 除了氮素外，磷素也是动植物必需的大量营养元素之一，然而，磷也是引起 水体富营养化的主要元素之一，而且是关键元素，磷肥很有可能因淋溶而污染环 5 重庆大学硕士学位论文 埘4 3 】 1 9 5 7 年，英国著名的土壤学家jer u s s e l l 在他的著作“t h ew o r l do f t h es o i l 中曾描述土壤磷素处在“非水溶状态 ，从而导致土壤磷素“显然永远处在土壤表 面”m 】。很多农业科学家也传统地认为磷素在土壤中是不移动的，因而，为了获 得作物高产，鼓励农民大量施用磷肥而不用担心磷素的淋溶损失。2 0 世纪9 0 年代 以前，国内也少有人相信农田土壤中的磷素能进入水体，尤其是通过淋溶进入水 体，又由于土壤中高浓度的磷对植物的生长并没有不利的影响，因此，农民每年 都向土壤中施入远超过植物所能带走的磷素，结果使土壤中累积了大量的磷，对 地下和地表水体构成威胁。 磷肥是维持高尔夫球场高质量草坪必须的营养元素之一，磷肥的淋溶与土壤 特性、磷的可溶性及磷肥颗粒有关。高尔夫球场的砂质果岭都有地下排水系统， 即使磷肥较易转化成难溶性磷酸盐被土壤固定，磷肥也很有可能通过地下管道排 水系统进入地下水、地表水造成环境污染。 b r a n h a m 等研究发现【2 5 】在第一年施磷量为2 0 9 m 2 的条件下，0 7 5 c m 土壤中 的含磷量为3 - - - 9 6 m g k g ，尽管第二年施磷量仅为5 9 m 2 ，但是土壤含磷量增加为 2 5 3 m g k g 。s t a l l r e t t 认为【4 5 1 ，在施磷后高强度喷灌条件下，3 5 的磷会淋溶到2 0 c m 以下的土壤中。w o n g 等研究发现【4 6 】高尔夫果岭草坪上淋溶水中磷的浓度超过 3 m g l 的限定值，能够造成水体污染。s h u m a n 等也发现【4 7 】果岭草坪的淋溶水中有 磷的淋溶，他们研究表明在匍匐翦股颖( 草种) 果岭草坪建植的第一年，磷淋溶 浓度超过3 m g l ，足以使藻类在水体中生长，由于草坪播种后施磷量很小 ( 2 5 9 m 2 ) ，他们推测淋溶水中的磷可能来自底肥，他们认为苗期草坪草对磷元素 的吸收有限，混合果岭根系层时加入磷肥最可能造成水体污染。s 伽t e t t 也得出类 似的结论1 4 引。 美国州立密执安大学研究认为【4 6 】，如果土壤中含磷量超过3 0 m g k g ，就不需要 施磷肥。草坪管理者应根据土壤测定结果判定是否需要施用磷肥，并坚持少量多 次的施肥原则，减少磷肥对环境造成不必要的污染。 l m s h u m a n 通过温室实验和现场考察对美国高尔夫球场施加化肥的肥料流失 进行了调查研究，发现h 7 】硝基氮比p 的渗漏速度快，但是p 的渗漏量比硝基氮多， 原因是根系对硝基氮的吸收利用率较高，结果指出高尔夫球场施加氮肥的频率应 该低，施加氮肥时应选用缓慢释放的肥料，从而减少肥料冲洗和渗漏进入水体中。 化肥代谢对环境影响的研究进展 由于土壤中存在大量微生物以及化肥本身的化学特性，施用化肥后会发生代 谢降解。通过一系列代谢降解后，化肥最终分解为h 2 0 ，c 0 2 及其它无机物。 生物降解是由微生物引起的化肥降解过程，微生物把化肥复合物分解为一种 6 1 绪论 或多种化学产物。目前国内外有关农药化肥生物降解的报道较少，有关化肥生物 降解的规律和影响因素有待进一步研究。 化学降解和生物降解过程类似，化肥在草坪生态系统中的化学降解与化肥的 施用量、土壤温度、土壤水分、土壤p h 值、土壤中氧气浓度有关【l4 1 。 1 2 2 高尔夫球场施用农药对环境影响的研究 农药主要指用于防治危害农林牧业生产的有害生物和调节植物生长的化学药 物，包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂和植物生长调节剂等【4 s 】。为了保证g o l f 球场 草坪草的顺利生长，在草坪草种植前后每年需要施用一定数量、不同类型的农药 来防治病、虫、杂草危害。由此也会造成农药对大气、水、土壤和非靶标生物等 生态环境的污染和影响，施用的农药通过挥发、扩散、沉降等各种方式和途径而 进入大气、土壤、地面水、地下水和生物体等生态环境中，从而直接或间接地危 害有益动物和人体健康，且威胁自然生态系统的平衡和稳定【4 9 】。 农药挥发对环境影响的研究进展 大多数农药带有挥发性，在喷洒时可随风飘散，落在叶面上可随蒸腾气流进 入大气，在土壤表层时也可经日照蒸发到大气中，大风扬起球场的尘土也带着残 留的农药形成大气颗粒物，漂浮在空中。国外一些专家对有关农药挥发的研究表 吲8 , 4 2 ，农药挥发与农药的水溶性、施药量、温度、土壤湿度、土壤有机质含量以 及施药后是否浇水( 降雨) 有关。国内对草坪养护管理中农药的挥发研究尚未见 诸报道，国外的研究也较少。农药挥发研究主要包括两个方面【1 4 】： 1 ) 调查研究常用农药在施用后数周内有多少挥发到空气中； 2 ) 研究与农药接触的球手和球场工作人员会吸收多少农药。 美国高尔夫球协会( u s g a ) 资助的有关草坪生态系统中的农药挥发问题主要 集中在施用农药后数天内有多少农药挥发到空气中，详见表1 1 。 以下研究表吲5 0 巧2 】施用农药后1 到4 周内，农药挥发损失最多不超过总量的 1 5 7 ，有的挥发损失还不到总量的l 。研究还发现【5 0 抛】当草坪表面温度和太阳 辐射达到最高时，农药挥发程度最大，挥发损失量直接受到农药蒸气压影响。因 此，研究农药的理化性质可以很好地断定或预测农药在特殊天气条件和施用条件 下是否会发生挥发损失。m u r p h y 、b r a n h a m 等研究 2 5 , 5 0 发现在草坪上施用农药后 立即浇水其挥发损失率会明显下降，也许浇水是减少农药挥发的一个因素，但浇 水同样会稀释草坪所需的正常农药浓度，会对草坪的生长产生一定不利影响，两 者之间具体的利弊关系有待于进一步研究。 7 重庆大学硕士学位论文 表1 1u s g a 资助的果岭和球道草坪农药挥发研究结果 t a b l e1 1 s u m m a r yo f v o l a t i l ep e s t i c i d er e s i d u e sr e c o v e r e df r o mp u t t i n gg r e e na n d f a i r w a yp l o ts u p p o r t e db yu s g a 有关农药的施用是否会对高尔夫球手或工作人员产生危害，国外有专家学者 进行了初步分析，r a y m o n d 等研究表明胪3 】球手在施药后的草坪上打球农药吸收量 高于美国环保署规定的无影响水平( n o e l ) 的1 0 0 到1 0 0 0 倍。该研究还提出： 采取一些管理措施如施药后立即浇水6 5 1 3 m m ，延长施药后球手进场打球的时 间间隔( 最少l h ) ，选用低毒低残留的农药和分时段、分区施药等能有效减少球手 或球场工作人员的农药吸收量。 农药因地表径流对环境影响的研究进展 8 1 绪论 美国高尔夫球协会资助的研究发现【5 2 1 ，农药因降水径流污染环境的可能性比 较大。只要降水量大于土壤的最大渗透率就会发生径流，未进入土壤的地表水流 称之为地表径流，进入土壤的地下水流称之为地下径流。高尔夫球场施用的农药 在一定环境下有可能因地表径流而影响附近水体水质，如球场内的人工湖泊等。 农药在新建的草坪中通过地表径流进入地表水是农药去向的重要途径。虽然 草坪建植期农药的径流损失较小，但是在新建草坪上持续或高强度降水条件下发 生的地表径流中仍然有少量农药。在高尔夫球场建造阶段，清理的场地、新建草 坪以及大量裸露的地面都会直接受到地表径流的冲刷，并且可能发生农药的径流 损失。研究径流发生的过程、农药进入径流的条件以及农药在表层草坪土壤中的 移动，对于减少高尔夫球场草坪建植阶段农药径流对环境的影响