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高尔夫球场回收雾霾:草坪是清洁环境污染最好的工具

(2013-11-10 20:02:36)
标签:

雾霾

污染

高尔夫

球场

草是地球上最原始的生物也是最多种类的家庭,草的学名Poaceae足足有7500种家庭成员(Gould, 1968)。在其五千万年的历史中,草提供了地球表层土的保护、雨水回收功能、防泥土流失、防火防热的隔离带、动物的食品、碳污染回收、降低噪音、以及人类的观赏和使用。可能误导大家最多的谎言是草需要很多水,而自然界的事实是雨水多的地方森林多,雨水少的地方草原多,这是因为在雨水少的地方只有草能生存也只有草能保护土壤和留住雨水。让我们来分析一下草坪对环境的几方面优势。当然我也想说一些不好的缺点。

在一个每小时76毫米的大雨中,没有植物的地区每公顷会流失223公斤土壤,相反的在有草皮的地面只会流失10-60公斤的土壤。草维护的密度越大流失的土壤就越小。高尔夫球场的草坪是密度最大的地方,每公顷有超过660亿根草(Beard, 1973)可以完全有效的降低大暴雨中的土壤流失。一般的草坪如果把叶子草根和草绒层都加起来的话,每公顷有1000公斤的草网,高尔夫球场的密度可以到30,000公斤的密度(Lush, 1990)。草坪也是保证雨水回收最好的地面植物,在多个研究报告中都证实这个特点。其中有个研究分析了烟草田和普通草坪的雨水回收能力,结果显示烟草田流失的雨水是草坪流失的11倍,烟草田的肥料流失是草坪的200多倍(Angle, 1985; Gross et al., 1990)。

对于许多城市来讲,草坪有个意想不到的好处:降温和防火。根据Beard and Johns, 1985年的研究报告,在最热的夏天八月份,绿色的草坪温度要比马路和屋顶温度低很多。在美国德州的大学里,中午最热的阳光照射下,马路和屋顶经常会烧到70度,而绿色草坪只有31度。在防火方面,根据Youngner 1970年的研究报告,大面积的森林必须建造宽面积的防火隔离带,这些隔离带最好的维护方式就是种植草坪。更重要的发现是建造在森林旁的房屋如果有大面积的草坪花园,是可以避免被森林大火的吞噬。

草坪也是所有飞机场和公路边必须种植的绿化带。根据Beard 1973年的研究,机场草坪可以完全有效的减少空中飞尘,让飞机和汽车引擎可以运作更长更久。比控制灰尘更重要的是安全,草坪允许驾驶员看到更广的视野,不会被树木或花丛遮挡。美国主要政府机关都有规定在建筑物附近只能种植草坪,防止入侵者隐藏在其它植物后面。

从动物保护方面来说,大面积的草坪也是小动物、地下昆虫和鸟类最好的保护区。Arnold and Potter 1987年的报告指出,维护良好的草坪,其地下可以养活83种蚯蚓等其它地下虫类,可以非常高效率的回收金属和垃圾污染。由于高尔夫球场草坪低割的关系,许多大型肉食动物无法在草坪上偷袭飞鸟,Andrew1987年的研究报告里证实高尔夫球场不但不会伤害鸟类,而且是各种鸟类能够拥有的最好自然保护区。由于一般球场都会有水塘和大面积草坪,这对鸟类来说可以提供大量的食物和安全的躲藏环境。

Bandaranayake et al., 2003年的研究报告取得了16座高尔夫球场25年的资料。他们发现草坪底下的土壤可以平均每年每公顷储存一百万公克(一吨)的炭。一个18洞球场的草坪占地面积为50公顷,也就是说一个球场每年可以储存五千万公克的炭污染。分析报告特别指出,草坪地下土壤吸收的炭总量是与土壤结构、水和气温有关。气温高和水多的地区土壤能够储存的炭会多一点。但是更重要的是土壤里面粘土的成分。由于球场果岭是30厘米的纯沙结构,测试显示沙每年只能储存0.6吨的炭,而有45%粘土的土壤结构可以每年储存1.2吨的炭。土壤的储存能力也不是永无止境的。电脑模拟显示一般土壤每公顷最多只能储存80吨的炭。虽然每天草坪还是会继续成长和割剪,但是40年后到了土壤存满炭的时候,这些割剪下来的草屑只会堆积在土壤之上。

http://s14/mw690/001Tqb3Hgy6E7hqL2Hj4d&690

除了草坪增加土壤储存炭的能力以外,草坪本身的炭回收能力更是惊人。Zhang et al., 2013年的研究报告显示,低水分浇灌(60%PET)草坪每年可以回收1.5吨到2.5吨的炭,高水分浇灌(100%PET)最少每年可以回收2.5吨的炭,而且随着年龄增长,30-50年后的草坪每公顷每年可以回收高达3.54吨的炭!

http://s6/mw690/001Tqb3Hgy6E7hp8vhra5&690

车子所燃烧的汽油所创造的炭污染大概可以这么换算:平均一台汽车每年使用2500公升汽油,假设汽油80%化学结构是CnH2n+2以及20�H6的话(Hamilton, 1995),大概每台汽车每年释放出来的炭污染为两百万公克的炭。也就是说一个最普通完全不维护的50公顷草坪就可以回收25部汽车的炭污染,一个低品质高尔夫球场可以消化50部汽车的炭污染,如果长期高水分高养份浇灌则可以回收100部汽车的炭污染。

好事一定有其坏的一面。草坪浇灌太多水和肥料都是一种浪费,而且也会造成污染。在过去的二十几年有许多研究证明草坪是最能够保留肥料的植物。与别的植物不一样的地方就是草皮下有大量的草绒层,土壤里有大量而且深度长达30200厘米的草根和复杂的根须。一个低成本维护的球场每年每公顷大概会施肥90公斤的氮肥,高质量的球场每年每公顷会施肥150公斤的氮肥。四个最权威的研究都显示在短期间渗漏的氮肥只有不到0.05%Petrovic, 1990; Miltner et al., 1996; Easton and Petrovic, 2004; Barton and Colmer, 2006)。

肥料污染也是需要研究的重要环节。今年Zhang et al., 2013就特别研究了长期施肥的污染和建议了最好的施肥重量。图a显示的是除了储存炭以外,草根丛内的土壤也会储存氮类有机物。PET是浇水量的百分比,LN是低肥料养殖,HN是高肥料养殖。图b可以清楚的看到高水分浇灌和高肥料养殖会在10年以后造成氮肥的渗漏,而且会越来越严重,50年后的渗漏会高达几乎100%的氮肥。35年后低水分浇灌和低施肥也会开始有氮渗漏的情况发生。 这是因为土壤里面已经有足够的氮肥储存,完全不需要新的氮肥添加。

http://s15/mw690/001Tqb3Hgy6E7hnIOlMbe&690

这份研究报告建议图c的做法,就是把所有割剪下来的草屑全部回放到草坪里,高质量的球场从150公斤的氮肥逐步降低到50公斤的氮肥。这种做法完全可以保障草坪的高质量色彩和密度。图d是回放50%的草屑到草坪里,这样也可以保证土壤储存足够的氮肥。由于草屑没有完全的回收利用,所以每年每公顷需要投放的氮肥会比图c要高。

这些研究报告可以完全证明草坪对环境的好处,而且也告诉我们如何降低成本又可以利用草屑和土壤的储存能量来保持高质量的草坪。任何国家和政府都应该大量的鼓励草坪和高尔夫球场的种植和建造,只有高质量的草坪才能大量的回收空气中的炭污染。汽车排放雾霾,高尔夫球场回收雾霾。

REFERENCES

Andrew, N.J. 1987. Wildlife and related values of park golf course eco-systems. Res. Project Rep. Hamilton County Park District, Cincinnati, OH.

Angle, J.S. 1985. Effect of cropping practices on sediment and nutrient losses from tobacco. Tob Sci. 29:107-110.

Bandaranayake, Qian, Parton, Ojima, and Follett. 2003. Soil Organic C in Turfgrass systems – Century Model Estimates. Agron. J. 95:558-563.

Barton, L., and T.D. Colmer.2006. Irrigation and fertilizer strategies for minimizing nitrogen leaching from Turfgrass. Agr.Water Manage. 80:160-175. doi:10.1016/j.agwat.2005.07.011.

Beard, J.B. 1973. Turfgrass: science and culture. Printice-Hall, Englewood Cliffs, NJ.

Beard, J.B., and D. Johns. 1985. The comparative heat dissipation from three typical urban surfaces: Asphalt, concrete, and a bermudagrass turf. P. 125-133. In Texas Turfgrass res. 1985. Texas Agric. Exp. Stn. PR-4329. College Station.

Easton Z.M. andA.M.Petrovic.2004. Fertilizer source effect on ground and surface water quality in drainage from Turfgrass. J. Environ. Qual. 33:645-655. Doi:10.2134.jeq2004.0645.

Gould, F.W. 1968. Grass systematics. McGraw-Hill, New York.

Gross, C.M., J.S. Angle, and M.S. Welterlen. 1990. Nutrient and sediment losses from Turfgrass. J. Environ. Qual. 19:663-668.

Hamilton, Bruce. 1995. http://www.turborick.com/gsxr1127/gasoline.html.

Lush, W.M. 1990. Turf growth and performance evaluation based on turf biomass and tiller density. Agron. J. 82:505-511.

Miltner, E.D., B.E. Branham, E.A. Paul, and P.E. Rieke. 1996. Leaching and mass balance of 15N-Labeled urea applied to a Kentucky bluegrass turf. Crop Sci. 36:1427-1433.

Petrovic, A.M. 1990. The fate of nitrogenous fertilizers applied to trufgrass. J. Environ. Qual. 19:1-14. Doi:10.2134/jeq1990.00472425001900010001x.

Youngner, V.B. 1970. Landscaping to protect homes from wildfires. California Turfgrass Culture. 20(4):28-32.

Zhang, Qian, Mecham, and Parton. 2013. Development of Best Turfgrass Management Practices Using the Daycent Model. Agron. J. 105:1151-1159.

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