耕作措施对坡耕地红壤地表径流氮磷流失的影响

云南山地面积约占全省土地总面积的94%,特殊的地形特征,极易引发坡面土壤侵蚀和养分流失,严重影响了农业可持续生产。采取有效的农艺措施来减少坡耕地土壤养分流失是十分有必要的。为此,通过4年定位试验对顺坡(2组处理)、横坡(2组处理)2种耕作方向的复合农艺措施处理进行研究。结果表明:云南坡地红壤的径流时间主要集中在6—9月,且产流雨量占年降雨量的65.62%～75.82%。产流雨量与年降雨量呈现一致趋势。径流量和产流雨量呈线性关系(R_(NVF)~2=0.597 7,R_(OVF)~2=0.415 1,R_(OHF)~2=0.378 2,R_(OHFR)~2=0.335 5),其相关性大小顺序为顺坡处理横坡处理,不施肥处理施肥处理,覆膜处理揭膜处理(P0.01)。大雨(25～49.9 mm)和暴雨(≥50 mm)造成了年度大部分径流和养分的流失。横坡垄作组处理产生地表径流(177.13±28.87)～(182.28±33.75) mm,径流中总氮流失量(7.66±2.51)～(7.85±1.92) kg/hm~2,总磷流失量为(0.91±0.26)～(1.09±0.27) kg/hm~2,与顺坡垄作OVF(常规处理)相比径流和养分极显著减少了49.57%～52.13%,33.16%～53.88%(P0.01)。不同耕作措施下,复合耕作模式(优化施肥+横坡垄作+旺长期揭膜)拦截径流和养分流失的效果最好。RDA分析结果发现,与降雨量相比较,径流量是影响氮磷养分变化的主要环境因子(P0.01)。径流量与氮养分(NH_4~+-N除外)流失量的相关性高于与磷的相关性,表明氮比磷更容易随径流流失。顺坡处理NVF和OVF与环境因子径流量和氮磷养分流失量TN、TDN、NO_3~--N、NH_4~+-N、TP、TDP呈正相关,横坡处理OHF和OHFR与其呈负相关。     

云南坡耕地红壤地表径流氮磷流失特征定位监测

选取南方典型坡耕地红壤为试验区,采用田间小区试验方法,在自然降雨条件下,于2008—2010年连续3 a对不同农业管理方式下地表径流及氮磷流失特征进行田间实地监测。结果表明,试验区域干湿季极其分明,3 a平均降雨量为838.6 mm,主要集中在5月到10月,坡耕地红壤地表径流、养分流失时间、流失量与降雨量之间具有显著的相关性,在常规施肥处理下径流量和氮磷流失量之间呈极其显著的指数相关性,相关系数分别为R=0.897 4＊＊和R=0.529 7＊＊。坡耕地红壤地表径流量、径流系数及氮磷流失量变化规律一致,不施肥条件下,总氮、总磷流失量最大,优化施肥、揭膜、横坡垄作及秸秆覆盖等农艺措施能降低氮、磷流失量,尤其是横坡垄作种植,相对于顺坡垄作氮、磷流失总量降低了2/3左右。不同处理之间径流中各种形态氮磷含量无显著差异,说明不同农业措施主要通过地表径流流失量而影响坡耕地地表径流氮磷流失量的多少。坡耕地红壤地表径流氮磷流失以颗粒态为主,TDN占TN比例年均为24.58%,TDP占TP的比例年均为7%,TN流失量是TP的3倍左右;优化施肥和揭膜条件下可溶性氮磷所占比例增加,横坡垄作和秸秆覆盖条件下降低。在可溶性氮素中,NO3-N、NH3-N占TN的比例年均分别为8.41%、12.65%,但是2009、2010年NH3-N均小于NO3-N。因此,关于坡耕地地表径流不同流失氮素形态的影响因素较多,目前研究结果不确定,且年际之间差异较大,尚需要进一步研究。     

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。     

坡耕地氮磷流失及其控制技术研究进展

坡耕地N、P流失是造成农业面源污染的重要原因.文章综述了国内外有关坡耕地N、P流失的过程特征,降雨、土壤、地形、耕作与管理因素对N、P流失的影响等方面工作的研究进展,探讨了不同控制措施,如覆盖、植物篱、保护性耕作、坡改梯等,控制N、P流失的控制机制、效果和可操作性;并进一步对坡耕地N、P流失的研究与控制方面等今后应加强研究的趋势进行了展望.     

丹江口水库农业径流小区土壤氮磷流失特征

通过对丹江口水库小流域雨季(2013年8月)观测的降雨—径流农业小区试验数据,分析不同种植作物下农田地表产流规律,研究土壤氮磷流失特征,为库区农业面源污染控制提供依据。结果表明,农业小区径流总磷(TP)含量在0.13~0.82mg/L之间,颗粒态磷(PP)占TP比例超过60%,径流中TSS与PP也呈现极显著相关(p0.01),表明磷素流失主要以颗粒态流失为主。径流总氮(TN)含量范围为0.7~4.7mg/L之间,TN流失量与硝态氮极显著相关(p0.01),径流中硝态氮占TN比例也超过了50%,表明硝态氮是地表径流无机氮流失的主要成分。25°玉米、15°荒地径流小区的氮流失率超过了1.5%、磷流失率超过了0.12%,高于其它类型的小区,可能与这2种小区高坡度、低植被覆盖度有关。土壤氮的流失风险要高于磷,是面源污染的主要控制目标。利用梯田种植作物,同时在坡地上形成相对较高的植被覆盖密度是减少这一地区土壤养分流失有效手段。     

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。     

安徽省园地氮磷径流流失

茶园、桑园和葡萄园在安徽省分布面积较广,果园的施肥量一般较大,但利用率低,很大一部分氮、磷随地表径流流入水体,给水体污染带来严重威胁。研究安徽省园地径流氮磷流失规律,对于控制安徽省农业面源污染具有重要意义。研究采用径流池收集降雨径流的方法测算出安徽省园地在常规施肥条件下,总氮的年径流流失量为1.85～13.70kg/hm2,其中茶园为2.127kg/hm2,桑园为8.380kg/hm2,葡萄园为7.940kg/hm2;总磷的年径流流失量为0.202～1.770kg/hm2,其中茶园为0.261kg/hm2,桑园为0.263kg/hm2,葡萄园为1.148kg/hm2;总氮的径流流失率在0.049%～0.453%之间,总磷的径流流失率在0.046%～0.416%之间;且铵态氮和硝态氮是园地中氮素径流流失的主要形态,约占总氮的58%,大多数园地中磷素主要以可溶磷的形态径流流失,但在桑园中却只有29.77%的磷素以可溶磷的形态流失。     

不同雨型下反坡台阶减少红壤坡耕地氮磷流失的效果

为研究自然降雨条件下反坡台阶对坡耕地氮、磷流失的影响,该文基于滇中红壤坡耕地标准径流小区45场典型降雨观测资料,根据降雨量、最大30 min雨强和降雨侵蚀力,综合采用快速聚类和判别聚类,划分确定出A(高雨量、大雨强、高侵蚀力)、B(低雨量、小雨强、低侵蚀力)、C(中低雨量、中小雨强、中低侵蚀力)、D(中高雨量、中雨强、中高侵蚀力)4种降雨类型。研究发现,反坡台阶减流率和减沙率达到52.11%和71.30%,减沙率显著大于减流率(P0.01);不同降雨类型下反坡台阶的减流率表现为:C雨型B雨型D雨型A雨型,减沙率表现为:D雨型A雨型C雨型B雨型,C雨型和B雨型下反坡台阶减流率显著高于D雨型和A雨型(P0.05),减沙率则显著低于D雨型和A雨型(P0.05)。反坡台阶对径流中总氮(WTN)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)削减率分别达到68.10%、69.81%、50.14%,对径流中总磷(WTP)、溶解无机磷(DIP,dissolved inorganic phosphate)的削减率分别达到71.52%和72.77%,不同自然降雨类型下反坡台阶对径流中WTN、NO_3~--N、NH_4~+-N、WTP、DIP的削减率均呈现出随着雨量和雨强增大而降低的趋势。反坡台阶对泥沙中全氮(STN)、水解性氮(HN,hydrolyzable nitrogen)的削减率分别达到57.32%和54.22%,对泥沙中全磷(STP)、速效磷(AP)的削减率分别为67.38%和63.69%,不同自然降雨类型下反坡台阶对泥沙中STN、HN、STP、AP的削减率呈现出削减率随着雨量和雨强增大而提高的趋势。该研究可以深入地揭示反坡台阶控制坡耕地面源污染的机理,以及对于控制坡耕地氮磷流失的效果,为源头控制山区水土流失和农业面源污染提供理论支撑。     

地表径流和壤中流对坡耕地氮磷流失影响研究概述

地表径流和壤中流是降雨侵蚀条件下坡耕地土壤氮、磷迁移损失的重要途径与载体。当前,国内外关于坡耕地地表径流影响氮、磷流失的研究成果较多,而壤中流运动对氮、磷流失的影响研究还处于探索阶段。回顾了国内外在坡耕地养分流失领域开展的研究工作,重点阐述了地表径流和壤中流对坡耕地氮、磷流失影响方面取得的进展,并分析了其中存在的问题与不足,建议今后应加强地表径流和壤中流耦合对坡耕地氮、磷迁移规律影响的研究,为水土保持生态建设和农业面源污染防治提供基础数据。     

氮磷配合对土壤氮素径流流失的影响

大田试验研究结果表明 :增施N、P均能增加作物的产量和减少水土流失 ;当N、P用量分别达到 5 5 .2kgN/hm2 和 90kgP2 O5/hm2 时 ,泥沙有机质和全氮流失最少 ,流失量分别为 2 0 89和 1 75kg/km2 ;当N、P用量分别为 5 5 .2kgN/hm2 和 4 5kgP2 O5/hm2 时 ,土壤矿质氮流失最小 ,其流失量仅为 2 7.9kg/km2 ;作物对土壤氮素的吸收 ,可减少土壤氮素的流失 .     

外源磷与AMF对间作玉米种植红壤无机磷形态的影响

通过三室隔网分室盆栽模拟试验,研究了分室不同磷(P)源[无机磷(磷酸二氢钾)和有机磷(大豆卵磷脂),P添加量均为50 mg·kg-1]添加和根室接种不同丛枝菌根真菌(AMF)[Glomus mosseae(GM)、Glomus etunicatum(GE)]对间作玉米种植红壤无机磷形态的影响。结果表明:无论接种与否,间作处理使根室土壤有效磷含量显著降低,说明间作能够促进玉米植株对土壤有效磷的吸收,且有效磷的耗竭从根际土壤开始。除OP50-单作玉米处理的Org-P外,接种AMF均一定程度增加了各形态无机磷含量。此外,根室土壤有效磷的主要组分为Ca2-P、Al-P和Org-P,其中Org-P与土壤有效磷有着极显著的负相关关系。     

植被类型对黄土坡地产流产沙及氮磷流失的影响

植被类型影响黄土坡地径流、土壤侵蚀和和养分迁移过程。该研究通过野外水流冲刷试验,对比分析了6种植被条件下坡面产流产沙及氮磷流失特征。研究结果表明,大黄花拦蓄径流作用最为明显,而大豆最弱;产沙量随时间的变化会出现峰值特征,其中苜蓿控制土壤侵蚀作用要优于其他植被;径流中硝态氮和水溶性磷的浓度在放水初期随时间迅速衰减,而后趋于稳定,幂函数比指数函数能更好的描述径流中硝态氮和水溶性磷浓度变化过程;泥沙中的硝态氮含量随时间迅速衰减,而有效磷的含量则随着时间逐渐波动减小,二者的最高含量均发生在苜蓿地。养分的富集率与土壤侵蚀量成反比;径流硝态氮流失总量的大小关系为谷子苜蓿柠条玉米大豆大黄花,水溶性磷流失总量的大小关系为谷子玉米柠条大豆大黄花苜蓿,谷子、玉米、柠条、大豆、大黄花各自硝态氮和水溶性磷的流失总量基本相同(P0.05);土壤剖面硝态氮含量随着深度增大呈现出峰值特征,且峰值存在的深度不同,土壤有效磷主要积聚在表层5 cm以上,5 cm以下含量极低。综上可知,野外草本植被在拦截径流、减少土壤侵蚀和控制养分流失方面要优于农田作物,在植被恢复中应广泛采用农地撂荒的方式进行恢复。     

农田排水口高度对地表径流氮磷流失的影响

洱海流域农田径流氮磷污染严重,大量氮磷污染物随雨水进入洱海,导致洱海水质雨季下降。为从源头控制氮磷污染物的输出,该研究采用人工模拟降雨的方法,探究5、10、15、20、25 cm 5种不同高度的排水口对农田径流氮磷流失的控制作用。结果表明,农田排水口较低会造成产流初期硝态氮和颗粒态氮浓度升高,将排水口高度提高到15 cm以上可有效降低径流中各形态氮磷浓度,并稳定在较低水平;排水口高度从5 cm提高至15～25 cm产流中总氮、颗粒态氮、铵态氮、硝态氮流失量分别降低了85.60%～93.13%、88.39%～95.77%、84.59%～91.72%、63.05%～65.15%,总磷、颗粒态磷流失量分别降低了86.75%～92.66%,61.64%～94.61%,且排水口设置在15 cm高度处氮、磷流失量削减效果突出,在15 cm基础上继续提高排水口不会对氮磷流失量产生明显影响。综上所述,将排水口提高到15～25 cm对农田径流污染控制效果优越。结合洱海流域多年降雨资料及建设成本,推荐将农田排水口设置于距土壤表面15 cm高度处,对控制农田养分流失,减少面源污染起到显著效果。     

碎石含量对三峡库区坡耕地土壤氮磷流失特征的影响

坡耕地是三峡库区水土流失的主要来源,导致土壤养分的损失,严重影响库区生态环境建设与社会经济可持续发展。库区坡耕地土壤浅薄化和砾质化特征明显,但目前对含碎石坡耕地土壤侵蚀和养分流失特征的研究尚不多见。该研究通过设置3个降雨梯度（60、90、120 mm/h）和4种碎石含量（0、10%、20%、30%）,开展人工模拟降雨试验,分析各试验条件下含碎石土壤产流产沙和氮磷流失特征。结果表明：1）碎石主要通过改变土壤结构以增大产流产沙量来促进氮磷流失,而对相应流失速率与流失浓度的变化规律影响较小,不同碎石含量下泥沙产量的变异系数更高,且泥沙中不同碎石含量下的氮磷流失量显著性差异更强（P<0.05）;2）泥沙中累计磷流失量略微大于氮流失量,有效磷几乎不随泥沙流失,有效氮约占全氮流失量的15%;径流中氮素流失量几乎为磷素的10倍且以有效氮为主,占总氮流失量的75%,有效磷占总磷流失量的25%;3）不同碎石含量下有效氮流失规律大致相同,径流中硝态氮约占有效氮流失量的70%,而泥沙中则以铵态氮为主,约占65%;4）不同碎石含量下土壤中氮磷元素均以随侵蚀产沙流失为主,累计产沙量与氮磷元素随侵蚀产沙流失...     

减量施氮与间作模式对甜玉米AMF侵染和大豆结瘤及作物氮磷吸收的影响

通过4季(2014年秋季,2015年春、秋,2016年春季)大田定位试验,对比研究了两种施氮水平[300 kg·hm~(-2)(N1:减量施氮)和360 kg·hm~(-2)(N2:常规施氮)]和4种种植模式[甜玉米|菜用大豆2∶3(S2B3)、2∶4(S2B4)间作、甜玉米单作(SS)和菜用大豆单作(SB)]对华南地区甜玉米和大豆产量、甜玉米AMF侵染率、大豆根瘤菌等的影响。结果表明,减量施氮间作处理的甜玉米产量显著高于单作。2016年春季S2B3-N1处理大豆的根瘤数显著高于S2B3-N2处理;4季减量施氮和间作处理对大豆根瘤干重均没有显著影响。2015年春秋两季两种施氮水平间作处理的甜玉米生物量和氮含量均显著高于相应的单作处理;且减量施氮间作模式甜玉米AMF侵染率显著高于常规施氮处理。2015年秋季减量施氮间作模式处理甜玉米的磷含量显著高于单作处理。减量施氮与间作菜用大豆显著提高了甜玉米氮和磷含量、AMF侵染率、生物量及产量,是华南地区甜玉米资源高效利用的可持续生产模式。     

降雨强度对黄土坡面矿质氮素流失的影响

利用室内模拟降雨试验，研究了黄土区土壤矿质氮素随地表径流迁移流失和入渗的动态变化，初步探讨了径流与土壤矿质氮素的作用深度EDI，并提出了EDI深度的确定方法。结果表明：土壤矿质氮素流失是降雨、径流与表层土壤矿质氮素作用的结果，随径流流失量显著高于随泥沙流失量，地表产流过程径流养分浓度呈现高—低—较高变化；降雨(降雨强度)和径流是土壤溶质迁移的动力，对土壤矿质氮素随径流流失和入渗有着重要影响。雨强增大，土壤矿质氮素流失量、径流作用深度(EDI)和土壤硝态氮入渗锋值深度均增加；同一坡面不同坡位土壤NO^－₃-N与径流有效作用深度(EDI)和浓度锋值深度不同，坡中下部最深，坡顶部和坡底部较浅；土壤NO^－₃-N和土壤NH⁺₄-N入渗和再分布过程截然不同。     

赣北第四纪红壤坡耕地水土及氮磷流失特征

坡耕地水土及养分流失严重,该研究于2011年利用赣北第四纪红壤区野外径流小区定位观测试验数据,分析坡耕地水土及氮、磷、有机质流失特征。结果表明：地表产流产沙为裸露地最高、顺坡耕作和顺坡+植物篱次之,横坡耕作最小,横坡耕作比顺坡耕作减少径流62.71%、减少土壤侵蚀82.9%;坡耕地径流携带的可溶性氮、铵氮、硝态氮、可溶性磷的流失量都表现为裸地最大,横坡耕作最小;坡耕地泥沙携带的全氮、全磷、碱解氮、速效磷的流失量表现为裸地最大,横坡耕作最小;坡耕地可溶性氮中以有机氮流失为主,无机氮中以铵氮流失为主,泥沙中磷的流失主要以泥沙结合态流失。该研究可为坡耕地水土流失和面源污染防治提供科学依据。     

磷胁迫下AMF对玉米生长的影响

研究在低磷的南方酸性红壤中,3种磷水平(20、40、60 m g/kg)下,接种丛枝菌根真菌G.m osseae和G lom us versif orm e对玉米营养生长的影响。结果表明,菌根的形成可使玉米的株高、鲜重增加,促进玉米的营养生长;在低磷水平下,菌根侵染率最高,玉米的株高、鲜重增加也最显著,其中接种G.m osseae的处理其株高和茎叶鲜重的增加达到极显著水平。     

杨麦间作系统对太湖流域土壤氮流失的削减效应

过量施肥造成的农业面源污染已成为太湖水质下降及富营养化的主要原因之一。该试验在距离太湖湖岸带约1 km的小麦种植区对2种杨麦间作密度(其株距均为2 m,行距分别为5 m(AS1)和15 m(AS2))削减土壤氮流失效应进行研究。结果表明:杨树林冠层对降雨的截留主要集中于4-10月,AS1间作密度下林冠层对降雨的截留幅度达8.6%~44.5%。由于林冠层对降雨的再分配作用导致的径流量AS1R(去除枯落物:Remove litter)处理显著低于AS2R和MSL0(单作麦地中未铺设枯落物处理)处理(P0.05)。在整个小麦生长季,AS1S(有枯落物覆盖:Save litter)处理径流中TN、NO3--N平均浓度、流失量均显著低于MSL0(P0.05)。60 cm土层AS1S平均淋溶水量、TN、NO3--N平均浓度和流失量与AS2S、MSL0之间均存在显著差异(P0.05)。在杨树落叶期,AS1系统有枯落物覆盖下地表径流量、TN、NO3--N平均浓度和流失量均显著低于无枯落物处理(P0.05)。而AS2系统有无枯落物覆盖之间差异则不显著(P0.05)。在去除冠层及枯落物影响后,AS1R处理60 cm土层淋溶水量、TN和NO3--N淋溶流失量均显著低于20cm土层(P0.05),而MSL0系统下20、40、60 cm之间差异均不显著(P0.05)。由此可见,株行距为2 m×5 m的杨麦间作密度对地表径流、淋溶及氮流失的削减效应更显著。