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_百(精)

1、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 :p H 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

2、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(20091220146206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, 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

3、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 42007 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

4、 , 铁岗水库属于一级水源保护区, 是宝 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4.9 m , 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m 2, 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 ?

5、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 。146-151 12/2009草业科学PRA TACUL TURAL SCIENCE26 卷 12 期 Vol. 26. No. 123 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 :jinkelin6251163. com通信作者 :马宗仁1 试验材料与方法1. 1 土壤样

6、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 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

7、2007 年 10 月 23 日采集表层土样 (020cm 20个 ; 心土层 (2060cm 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 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 (60100cm 的样品 5个 。1. 2 土壤样品的制备与分析将所采集的 020、 2060、 60100cm 各土层取等质量的土 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 ,p H 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

8、. 03mol/L N H 4F -0. 025mol/L HCl 浸提 -钼锑抗比色法 , 硝酸盐氮和铵态氮分别采用酚 二磺酸比色法和 2mol/L KCl 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 ( p H值有机质(硝酸盐氮(铵态氮(有效磷 (0205. 41a 12. 102a 23. 661a 7. 45a 100. 71a 20605. 16a 3. 935b 16. 607b 7. 33a 44. 88b a b b a c注 :同列不同字母表示差异显著(P <0. 05 ,

9、相同字母 表示差异不显著(P >0.05 。 1. 3 模拟试验装置设计 在试验室条件下 , 设 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 ×40 cm , 高 80cm , 总容积相当于 100L 7 。1. 4 模拟水样的配制由于该水库是在原有基础上扩容 , 因此 , 于 月 23 日采集水H Mn 、 总氮 、 硝酸盐氮 、 。其中 ,p H 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 ,

10、用去离子水做参比试验 。水库原水样 p H 值 、 高锰酸盐指数 、 总氮 、 硝酸盐氮 、 氨氮和总 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p H值高锰酸盐指数(mg/L总氮(mg/L硝酸盐氮(mg/L氨氮(mg/L总磷 (mg/L 6. 4324. 121. 270. 4590. 270. 16 1. 5模拟试验取样设计在玻璃缸中从下至 上依次铺垫 60100、 2060、 020cm 深处的混 合土壤 7, 使其容重约为 1. 56g/cm 3, 土壤总厚 度为 12cm , 各土层厚度均为 4cm , 水层高度为 3

11、6cm 。 处理 1 以去离子水为模拟水 , 处理 2 以原 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 样 p H 值 、 高锰酸盐指数 、 总氮 、 硝酸盐氮 、 氨氮和 总磷含量情况 。2 结果与分析由表 1 可知 , 该球场土壤的 p H 值为 4. 77 5. 41, 属于酸性土壤 。有机质 、 有效磷 、 硝酸盐氮 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

12、土壤的铵态 74112/2009草业科学 (第 26 卷 12 期氮含量较低 , 并无显著差异。由表 2 可知 , 水库原水样 、 p H 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 。2. 1p H 值的变化在以去离子水为模拟水的 情况下 , 第 1 天 , 其 p H 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 值为 4. 775. 41, , 从 第 12 天到第 值

13、变化趋势相同 , 第 156. 69和 7. 08, 在第 19 天 时二者的 p H 值均下降到 6. 4 左右 。至第 33 天 时 , 以去离子水为模拟水的 p H 值为 6. 25, 以水 库水为模拟水的 p H 值为 6. 59, 与原水库水样的 p H 值 6. 43 相比差异不大。图 1模拟试验中 pH 值的变化II 类水的 p H 值标准为 69, 模拟试验中 , 水 库水 p H 值的 RSD 为 2. 7%;去离子水 p H 值的 RSD 为 3. 7%, 二者的变化差异均不显著,p H 值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 p H 值变化幅度

14、较去离子水中 p H 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 p H 值造成显著不良影 响 。2. 2 高锰酸盐指数的变化在整个模拟试验 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。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

15、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

16、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 。2. 3 总磷的变化在酸性土壤中 , 磷被大量存 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841PRA TACUL TU RAL SCIENCE (Vol. 26. No. 12 12/2009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

17、 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. 1240. 274mg/L 。 以水库水为模 拟水的含量为 0. 0520. 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, 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

18、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%。图 3模拟试验中总磷含量的变化2. 4 总氮的变化2 种不同的水为入库水的模 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。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

19、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

20、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 。2. 5 硝酸盐氮的变化 2 种模拟情况下 , 二者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9411

21、2/2009草业科学 (第 26 卷 12 期图 5 水为模拟水 , 15 天 时 达 到 最 大 值 1. 254mg/L , 之后波动于 1. 1031. 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

22、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 。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

23、化为硝酸盐氮后而浸出 13215。 第 15 天后 , 其含量维持在 0. 020.04mg/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 ,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. 010.02mg/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 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

24、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 。3 结论试验结果表明 :球场土壤中的淋溶物对水质 的 p H 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

25、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锦铃虫生长发育的影响 J.草业学报 ,2007,16(6 : 94298.51PRA TACUL TU RAL SCIENCE (Vol. 26. No. 12 12/200912/ 2009 草(第26卷12期业科学1512 严昭,张文娟 ,张自和 .高尔夫球场的水环境管理 3常智慧 , 韩烈保 . 多菌灵在高尔夫球场根系层和淋J . 草业科学 ,2007 ,24 ( 6 :80285.

26、( 11 :1112116.分析方法 M . 第 3 版 . 北京 : 中国环境科学出版 社 ,1997. 11 高超 , 张桃林 , 吴蔚东 . 农田土壤中的磷向水体释 4金克林 , 马宗仁 , 连家伟 , 等 . 高尔夫球场土壤和水 5 金相灿 ,刘鸿亮 .中国湖泊富营养化 M . 北京 : 中国 6 陆子川 . 湖泊底泥挖掘可能导致水体氮磷平衡破坏 7刘虹 ,崔磊 , 郝芳华 , 等 . 土壤中氮磷浸出对水库水8鲍士旦 .土壤农化分析 M. 第3版.北京:中国农业 9 吴忠标.环境监测M. 北京:化学工业出版社,2003.10水和废水监测分析方法编委会 . 水和废水监测 Abstract

27、 :The dynamic variatio n of nit rogen and p ho sp ho ro us movement in soil of golf co ur se which is clo se to Tiegang Reservoir in Shenzhen and it s impact s o n water qualit y were st udied under simulative co nditio ns. The result s indicated t hat t he eluviated mat ter s shown lit tle impact o

28、 n p H of water . The eluviating speed of organic mat ter s in soil was very slow but it was fast fo r p ho sp horus and alo ng t he us. The total co ntent s of nit rogen and nit rate increased gradually alo ng wit h t he time , which were p ho sp horus in submerged soil , as well as t he p ractical

29、 co nditio ns and t he nat ural factor s in t he time f ro m soil of Shenzhen Tycoo n Golf Co urse wo uld not negatively affect t he water qualit y of Shenzhen Tiegang Reservoir. Key words :golf co ur se ; nit rogen and p ho sp ho rus ; dripping and dissolving ;water qualit y ; impact time t he p ho

30、 sp horus was absorbed by soil . Nit rogen in soil co uld be rapidly eluviated than p ho sp hor2 t hree times more t han t hat of water in t he reservoir . Co nsidering t he low co ntent of nit rogen and when t he reservoir was submerged , t he reservoir will co me to a new dynamic balance af ter water was sto red t hro ugh water cycling. So it co uld be co ncluded t hat t he eluviated nit ro gen and p ho sp horo us溶水中的残留研究J . 草业科学 ,2005 ,22 ( 7 :1002 103.放的风险评价 J . 环 境 科 学 学报 , 2001 , 21 ( 3 : 12 Kanwar R S ,Baker J L ,Johns