三峡库区小流域旱坡地氮磷流失特征研究

为探讨三峡库区小流域旱坡地氮磷流失特征,采用标准径流小区对重庆市涪陵区珍溪镇王家沟小流域常规耕作方式(顺坡耕作)以及水土保持耕作方式(常规顺坡耕作+PAM土壤调节剂、免耕+顺坡种植+稻草覆盖、常规顺坡耕作+植物篱、免耕+横坡垄作、常规横坡耕作)下土壤氮素和磷素的流失量及形态特征进行分析。结果表明:(1)就旱坡地土壤氮素的流失特征而言,径流中氮素的流失量相对较小,最大值仅为53.63mg/m2;而泥沙中所携带的氮素流失量相对较大,其最大值达131.25mg/m2;整个观测期内,氮素的流失主要以颗粒态为主,颗粒态氮的流失量占总氮流失量的53.0%～62.0%。(2)就旱坡地土壤磷素的流失特征而言,各处理径流中磷素的总体规律基本表现为:常规顺坡耕作>常规横坡耕作>免耕+顺坡种植+稻草覆盖>常规顺坡耕作+PAM土壤调节剂>免耕+横坡垄作>常规顺坡耕作+植物篱;泥沙中所携带的磷素流失量相对于径流中的磷素流失量而言较大,最大值为58.14mg/m2;整个观测期内,颗粒态总磷流失量为水溶态总磷流失量的1.75～2.15倍,流失方式同样以颗粒态为主。总体而言,水土保持耕作方式下的氮磷流失量均小于常规耕作处理,能有效减少径流及泥沙中各形态氮磷的流失。     

三峡库区坡耕地农桑系统对径流拦截和氮磷流失的影响

采用野外径流小区观测的方法,分析了三峡库区坡耕地5种不同的桑树配置模式(横坡垄作CK、两带等高桑+横坡垄作T1、三带等高桑+横坡垄作T2、四边桑+等高桑+横坡垄作T3、四边桑+横坡垄作T4)拦截径流和氮磷营养元素的效果。结果表明:(1)3次采样获取数据均呈现出T3、T4处理对于坡耕地径流量的控制较对照组CK有显著作用,而T1、T2处理下显示的结果与试验预期效果有所差异;(2)对于坡耕地上氮磷元素控制,T3、T4处理相较于对照CK而言更加高效、更加明显,一定程度上控制了土壤径流流失带走土壤养分中的氮磷元素;(3)不同处理之下土壤径流中养分含量相关分析显示,磷酸、总磷、铵氮之间两两互为共进关系,总氮及铵氮含量与处理之间呈极显著负相关关系,总磷及磷酸盐含量与处理之间呈显著负相关关系。     

苕溪流域茶园不同种植模式下地表径流氮磷流失特征

为探讨苕溪流域不同种植模式下茶园地表径流氮磷养分流失特征,于2010年5-10月对等高种植和顺坡种植2种种植模式下茶园地表径流水样进行取样测定,分析径流水样中的氮磷元素各指标的含量、形态特征及其随时间的变化规律。结果表明:无论是顺坡种植还是等高种植,茶园径流中氮素各指标含量的峰值均出现在6月底或7月初,茶园径流中磷素各指标含量的峰值出现在6月底、7月初或9月初。在整个监测时期内,等高种植茶园径流中总氮、硝氮、铵氮含量分别比顺坡种植茶园低8.54%～43.01%,4.05%～46.70%,5.92%～33.19%,但2种种植模式间不存在显著差异;等高种植茶园径流水中总磷、可溶态总磷、颗粒态磷的含量分别比顺坡种植低8.51%～31.07%,0.39%～17.91%,8.45%～36.86%,2种种植模式之间径流水中总磷、颗粒态磷含量存在极显著差异,可溶态磷含量不存在显著差异。无论是顺坡种植还是等高种植,硝态氮均为茶园氮素地表径流流失的主要形态,颗粒态磷则是茶园磷素地表径流流失的主要形态。总的来说,等高种植模式能有效地截留茶园氮磷营养元素,防止其随地表径流流失。     

控释肥对坡地农田地表径流氮磷流失的影响

2010年5-9月降雨季,在鲁中山区种植春花生的坡地农田中进行野外降雨径流观测试验,研究了不同坡度下,施用普通复合肥(CCF)和纯控释肥(CRF)对地表径流液和径流泥沙中铵态氮、硝态氮、可溶性磷、颗粒态氮和磷、总氮和总磷的影响。结果表明,花生生长前期,与CCF相比,施用CRF的坡地地表径流中可溶性养分流失含量较低,其中铵态氮含量低5.0%~74.2%,硝态氮含量低3.9%~37.0%,可溶性磷含量低7.1%~94.1%;CRF处理径流中颗粒态氮和磷含量在花生生长前期低于CCF处理,花生生长后期CRF处理径流液总氮、总磷含量高于CCF处理;在整个监测期内,CRF处理径流中总氮和总磷含量低于CCF处理。不同坡度下,随着坡度的增大,CCF和CRF的径流养分流失量变化为15°>10°>5°>0°,表明在坡地条件下,CRF能维持作物生长后期较高土壤养分含量,有利于提高氮磷的利用效率,减少雨季氮磷地表径流养分流失,降低农业面源污染。     

碎石土坡地不同植被配置下的养分流失途径

为了解不同植被类型及覆盖度对碎石土壤坡地养分流失途径的影响,采用模拟径流小区降雨,研究了6种植被配置模式下地表径流、壤中流及侵蚀泥沙氮、磷养分流失特征。结果表明:植被覆盖坡地氮流失量比裸地减少了0.91~4.60倍,磷流失量减少了6.25~63.9倍,养分控制效果排序为草灌草本灌木裸地。6种植被配置下的地表径流、壤中流及侵蚀泥沙养分流失量存在显著差异,裸地氮、磷的主要损失途径是侵蚀泥沙,灌木是地表径流,草本与草灌结合处理则是地表径流和壤中流;而草本、灌木以及草灌结合土壤磷的主要损失途径是侵蚀泥沙与地表径流共同作用的结果。不同植物覆盖措施对含碎石土裸地氮、磷的流失起到显著的截留作用,主要通过由侵蚀泥沙向非侵蚀泥沙途径转化而实现对氮磷的截留。灌木覆盖度与地表径流的氮磷流失量、径流总量的氮磷流失量之间呈现显著的正相关性,与壤中流的氮磷流失量呈现显著的负相关性。     

生草覆盖与植物篱技术防治紫色土坡地土壤侵蚀与养分流失的初步研究

水土流失与农业面源污染是三峡库区农业生态环境的关键问题之一．研究采用生物治理的方法具有投资少、操作容易和见效快等特点。采用连续定位监测的方法，以常规旱作花生-小麦和黑麦草-大豆（紫粒苋）为对照，分别设置紫花苜蓿多年生牧草、花生-小麦附设香椿生物篱、花生-小麦附设紫花苜蓿生物篱3个处理，连续3年监测各雨次径流、泥沙和泥沙氮磷养分流失量。结果表明，4～9月份是库首地区早坡地土壤侵蚀和泥沙氮磷养分流失的高峰期，不同利用管理方式下，由于植被覆盖和耕作、施肥措施的不同，造成的土壤侵蚀和氮磷养分流失量有明显的差异。与种植季节性牧草和旱坡地常规小麦-花生模式相比，种植多年生牧草和常规小麦-玉米模式附设香椿植物篱．可以有效地减少土壤和泥沙态氮、磷流失。发展饲草-养殖模式的早坡地，选种多年生饲草，既能实现物质、能量多级利用，又能保持水土；常规旱坡地等高设置经济植物篱笆．同样具有显著的生态效益。     

自然降雨条件下秸秆还田对巢湖流域旱地氮磷流失的影响

本文通过野外径流小区观测试验,开展了自然降雨条件下秸秆覆盖对巢湖流域旱地地表径流、泥沙和氮磷流失影响的研究。试验结果表明,秸秆覆盖能有效减少地表径流量、侵蚀产沙量以及因地表径流引起的土壤氮磷流失。在整个玉米生长期间,秸秆覆盖小区的总产流量与产沙量比传统耕作小区分别减少30.47%和22.88%,表现出显著的水土保持作用。与传统耕作小区相比,秸秆覆盖小区随地表径流迁移的氮、磷流失总量分别降低27.42%和32.29%,但秸秆覆盖对径流中氮磷浓度的影响却不明显。溶解态氮是氮素流失的主要形态,颗粒态磷是磷素流失的主要形态。秸秆覆盖可以作为源头控制农业面源污染的较好措施之一加以推广。     

黄壤旱坡地梯化对土壤磷素流失的影响

在贵州中部黄壤旱坡地上 ,通过无界径流小区法以及野外坡面径流小区试验 ,对梯化和未梯化的黄壤旱坡地地表径流中磷酸根态磷、颗粒态磷以及生物有效磷的浓度变化 ,以及旱地梯化种植与传统顺坡种植下土壤磷流失量的差异进行了研究。结果表明 ,梯化与未梯化黄壤旱坡地地表径流中颗粒态磷和生物有效磷含量出现显著性的差异 ,旱坡地梯化后地表径流中颗粒态磷的含量减少 17.0 9%～ 5 7.94 % ,生物有效磷含量减少 16.0 1%～3 6.83 %。黄壤旱地土埂梯化种植能明显减少地表径流中颗粒态磷的流失量 ,其年均颗粒态磷的流失量比传统顺坡种植减少 71.64% ,但旱地梯化种植未能明显减少水溶态磷的流失量。土壤磷素水平的提高能明显增加旱坡地磷素的流失潜能 ,黄壤旱地梯化种植结合平衡施肥是减少土壤磷素流失以及保护水体质量的有效途径。     

三峡库区紫色土旱坡地桑树配置模式对土壤微生物生物量碳氮的影响

为探讨评价三峡库区紫色土旱坡地土壤肥力及土壤质量的生物学指标,本试验研究了三峡库区典型水土保育模式——桑树护坡对土壤微生物生物量碳氮的影响。试验共设横坡农作、双边桑树+横坡农作、等高桑树+双边桑树+横坡农作及四边桑树+等高桑树+横坡农作4个处理。结果表明,不同坡长及桑树布局间土壤微生物生物量碳氮差异显著;双边桑树+横坡农作处理能够显著降低土壤微生物生物量氮对土壤氮库的贡献,使土壤微生物生物量碳平均提高23.43 mg·kg-1;而四边桑树+等高桑树+横坡农作处理却能够显著降低土壤微生物商,使土壤微生物生物量氮平均提高21.81 mg·kg-1。此外,在横坡农作处理中土壤微生物生物量碳氮与土壤碳氮具有极显著相关性,而在旱坡地桑树系统中,土壤微生物生物量碳氮与土壤碳氮相关性大多不显著。由此可知,旱坡地农桑配置模式在一定程度上可以提高土壤微生物生物量碳氮,但不同桑树布局对土壤微生物生物量碳氮在三峡库区紫色土旱坡地桑树系统中的维持能力并不一致,将微生物生物量碳氮作为紫色土旱坡地土壤质量演变的评价指标值得商榷。     

三峡库区紫色土旱坡地不同坡度土壤磷素流失特征研究

以三峡库区紫色土旱坡地为研究对象,采用野外径流小区观测方法,研究了三峡库区旱坡地不同坡度下土壤磷素的流失特征。结果表明,地表径流量和侵蚀泥沙量都随着坡度的增大而增大,且径流量和泥沙量是先增大后减小,最后趋于稳定。地表径流和侵蚀泥沙中磷素的流失量均呈17°>9°>4°的趋势。地表径流中,颗粒态总磷流失量是水溶态总磷流失量的1.50～1.51倍。全磷主要吸附在泥沙中流失,磷素随泥沙的流失量占总流失量的85.0%～94.1%。研究结果为三峡库区旱坡地磷素的管理提供理论依据。     

石质边坡枯枝落叶层的水土保持功能研究

为了解石质边坡枯枝落叶层的水土保持功能,对广东省顺德区大睡牛岗石质边坡枯枝落叶的蓄积量,枯枝落叶持水性能,枯枝落叶减少土壤侵蚀量,枯枝落叶层下土壤理化性质等内容进行了研究。结果表明:大睡牛岗枯枝落叶蓄积量为219.18 g/m²。枯枝落叶层最大持水率为64%～75%。枯枝落叶层厚度及径流深度影响径流流出时间,随着枯枝落叶厚度的增加,径流流出时间延长,随径流深度增大,径流时间缩短。覆盖枯枝落叶层能极显著地提高土壤抗冲性,与未覆盖枯枝落叶的模拟边坡相比,坡度30°,枯枝落叶2 cm,径流深度1 cm条件下,下坡、中坡、上坡枯枝落叶可减少87.80%以上的土壤侵蚀量。大睡牛岗豆科植被较多的坡位（下坡与上坡）其枯枝落叶层下土壤理化性质优于豆科植被较少的坡位（平台与中坡）。     

滇池流域坡耕地土壤氮磷流失效应

为了揭示间作对坡耕地上不同类型土壤径流和侧渗氮(N)、磷(P)浓度的削减及作用机制,通过径流和淋溶模拟试验,设置不同类型土壤(红壤和紫色土)、坡度(8°和15°)和玉米(Zea mays L.)/大豆(Glycine max L.)间作及各自单作对照,比较分析了各因素影响下径流和侧渗N、P浓度的变化情况。结果表明:(1)径流总氮(TN)、总磷(TP)在红壤不同坡度条件下,与单作大豆处理相比较,间作处理对径流TN浓度有不同程度的削减作用,分别降低27.5%和30.8%,且间作处理下TN浓度在坡度为8°时最低为0.75mg/L;在紫色土8°条件下,与单作大豆、单作玉米相比,间作处理对径流TN浓度的削减效应更为明显,降幅分别为97.8%和89.8%,与单作玉米处理相比较,间作处理对径流TP浓度均有不同程度的削减作用;从8°至15°处理,径流TP浓度相应有所增加。(2)侧渗TN、TP在红壤8°和15°条件下,与单作玉米相比,间作处理对侧渗TN浓度也有较大的削减作用,分别降低87.9%和86.8%,且在8°时侧渗TN浓度最低为2.91mg/L;在紫色土8°和15°条件下,与单作玉米处理相比,间作处理对侧渗TN浓度有约50%和80%的降幅,与单作玉米处理相比较,间作处理对侧渗TP浓度亦有不同程度的削减作用;其中红壤8°条件间作处理下侧渗TP浓度最高为0.25mg/L,15°条件间作处理下TP浓度最低为0.07mg/L。不同坡度条件下,土壤中N、P的输出量不同,且随着坡度增大,径流或侧渗中N、P总体的流失量也呈一定的增加趋势。玉米/大豆间作体系对径流和侧渗中的N、P有一定的削减作用;对于红壤和紫色土,由于其自身理化性质的不同,对坡耕地土壤中N、P流失的削减效应也不尽相同。因此,控制坡耕地氮、磷流失应综合考虑各种因素,对于保护滇池流域水环境具有重要意义。     

习惯施肥对菜地氮磷径流流失的影响

对菜地进行连续3年的定位监测试验。结果表明:与不施肥对照相比,菜农习惯施肥处理显著提高降雨径流中的总氮(TN)和硝态氮(NO3--N)流失质量浓度及流失量,3年监测期内总氮(TN)径流流失负荷为321kg/hm2,总磷(TP)流失负荷为134kg/hm2,分别占氮、磷养分投入总量的13.6%和13.2%,氮肥的流失系数约为5.6%。菜地氮素流失以硝态氮(NO3--N)形式为主,磷素流失以颗粒态磷(PP)形式为主。菜地氮、磷养分径流流失与径流量呈显著线性关系,菜地每流失1kg的总磷(TP),可溶性总磷(TDP)、总氮(TN)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)所需要的径流量分别为77.5,322,52.5,67.5,404m3。     

翻耕除草对不同坡长下紫色土氮磷流失的影响

为揭示自然降雨下翻耕除草和坡长对紫色土氮、磷流失的影响,通过野外设置径流小区(2个坡面:翻耕除草与自然恢复;3种坡长:20,40,60 m,共9个小区),定位监测研究不同处理下产流产沙及氮、磷流失特征。结果表明,同一坡面不同坡长间产流产沙差异不显著(P0.05);同一坡长不同坡面处理小区的径流量、产沙量差异极显著(P0.01)。与翻耕除草相比,自然恢复坡面20,40,60 m坡长小区径流量分别减少77.55%,62.62%,79.56%,产沙量分别减少85.21%,94.97%,96.25%。仅在40 m坡长下,不同坡面处理径流中DN、DP流失量差异不显著(P0.05),其他坡长DN、DP流失量差异显著(P0.05);各坡长不同坡面处理下泥沙中TN、TP流失量差异极显著(P0.01)。与翻耕除草相比,自然恢复坡面处理径流中DN、DP流失量分别减少75.13%,80.22%,泥沙中TN、TP流失量分别减少96.07%,96.38%。在翻耕除草坡面处理下,降雨强度与径流量、产沙量及泥沙中的TN和TP流失量呈极显著幂函数关系;在自然恢复坡面处理下,上述关系均不显著。研究结果可为紫色土氮、磷流失及面源污染防治等提供理论参考依据。     

不同坡位火力楠林土壤肥力变化特征

对不同坡位的火力楠林土壤肥力动态进行了研究。与2004年相比,2007年火力楠林上坡、中坡和下坡的土壤容重、毛管孔隙、非毛管孔隙、总孔隙变化不明显,土壤含水量显著增加;3个坡位的土壤pH值均略有减少,土壤有机质、全氮和全钾含量显著增加,全磷含量减少;3个坡位的土壤碱解氮、速效磷及中坡和下坡的速效钾含量显著增加,上坡的速效钾含量略增。2004和2007年火力楠林的土壤物理性质无明显变化规律。2004和2007年,3个坡位的pH值相近,土壤有机质、全氮和全磷含量均表现为：下坡〉中坡〉上坡。2004和2007年,土壤碱解N含量为中坡和下坡大于上坡,3个坡位的速效磷含量均相近。2004年上坡和中坡的速效钾含量小于下坡,2007年速效钾含量则表现为：下坡〉中坡〉上坡。     

中国三峡库区坡地果园保护性措施减少氮磷的流失

The increased application of chemical fertilizers in citrus orchards and the non-point source nitrogen (N) and phosphorus (P) diffusion threaten the fresh water quality of the Three Gorges Reservoir area of China. A 10-year field trial on sloping citrus lands was conducted to evaluate five protection methods for reducing N and P losses: 1) intercropping with perennial white clover (CW); 2) straw mulching of the soil surface (CS); 3) intercropping with yellow daylily contour hedgerows (CH); 4) an impermeable membrane buried in the soil along the contour lines (CM); and 5) intercropping with a rotation of wheat and peanut (CWP). An area of conventional citrus management was also maintained as the control (CK). The results showed that CM and CH were the most effective methods for reducing surface runoff. The sediment yield were reduced at the highest rate by CW and CH and was also significantly reduced by CS. Reduced runoff volume and sediment yield were the crucial mechanism for the reductions in N and P losses. Compared with the control, CW, CS, CH, and CM reduced annual runoff by 9%, 13%, 25%, and 30%, sediment yield by 77%, 55%, 71%, and 28%, N loss by 10%, 23% 36%, and 37%, and P loss by 39%, 31%, 27%, and 25%, respectively. CW, CS, CH, and CM were effective in reducing N and P losses from the sloping citrus land. However, over the long-term, surface soil nutrient accumulation in CW, CS, and CH diminished the benefit of those methods in reducing N and P losses. In addition, CWP increased soil erosion and nutrient loss, which showed that citrus intercropping with other crops was an unsuitable method for citrus sloping land in the Three Gorges area.     

海南岛三大流域农业土壤源污染物流失特征研究

采用径流场结合人工模拟降雨方式,研究了海南岛万泉河、南渡江和昌化江三大流域土壤中氮、磷、有机质等营养物质的流失特征。结果表明,三大流域土壤径流系数和泥沙流失速率的大小顺序为：暴雨〉大雨〉中雨;相同雨强条件下,万泉河的径流系数与南渡江相近,昌化江最小;泥沙流失速率大小顺序为：万泉河〉南渡江〉昌化江;雨强对总磷（TP）流失速率的影响达到极显著水平,磷随径流流失以颗粒磷（PP）为主;氮在雨强较小时以可溶氮（DN）流失为主,当达到暴雨时则以颗粒氮（PN）流失为主;雨强越大,地表径流中COD、TN、DN和PN流失速率越高。三大流域区土壤养分随泥沙流失特征相似,不同雨强条件下,三大流域的总氮、总磷和有机质流失速率的规律一致,雨强越大,流失速率越高;在同一雨强条件下,三流域区总氮、总磷和有机质随泥沙流失速率为：昌化江〉万泉河〉南渡江。影响面源流失的主要因素为坡度、雨强、土质等。     

肥料混施对赤红壤氮磷淋失特征的影响

采用室内模拟土柱淋洗方法研究了无机复合肥、有机复合肥、猪粪堆肥和花生麸4种肥料单施和两两混施条件下氮磷在赤红壤中的淋失特征。结果表明,各处理总氮淋失率在43.2%～74.8%之间,总磷淋失率在0.01%～0.08%之间,赤红壤中肥料氮淋失严重,肥料磷淋失有限。肥料单施处理的无机氮淋失量和有机氮基本相近,肥料混施处理的无机氮淋失量远高于有机氮;各施肥处理磷的淋失均以颗粒磷为主。肥料混施显著增加铵态氮和无机氮淋失,减少有机氮和总氮淋失。猪粪与复合肥混施减少颗粒磷和总磷淋失,花生麸与复合肥混施则促进颗粒磷和总磷淋失,所有混施处理均减少可溶性磷淋失。肥料混施对赤红壤氮磷淋失特征具有显著的混施效应。