施肥条件下坡面菜地径流携氮流失模拟降雨试验

借助室内人工模拟降雨试验研究手段,以强降雨过程中红壤丘陵区坡菜地随径流、泥沙迁移的氮流失状况和规律为研究目的,分别在不同坡长(2 m,4 m)、不同植被覆盖度(0,30%,60%)和不同施肥处理(空白(CK),无机复合肥(CF))条件下进行有效模拟降雨试验共计12场次,每场次降雨试验的产流历时设计为30min,固定雨强为120mm/h。试验结果表明:(1)径流中全氮(TN)流失以硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)为主要形式,两者(NO3--N、NH4+-N)之和占TN流失量及流失浓度的54.16%~91.41%,其中又以NO3--N流失为主要流失形态。坡长对径流中NO3--N和NH4+-N流失量的影响大于植被覆盖度。(2)通过比较CK和CF两施肥处理条件下全氮(TN)流失量,CF为CK的2.29~2.32倍,说明施肥可明显增加坡面径流和泥沙中各形式氮的流失量,其中径流中坡长的增加可降低氮流失强度。(3)侵蚀泥沙中氮流失主要受到植被覆盖度的影响,土壤侵蚀模数(Ms)与全氮在泥沙富集值(ERTN)可建立对数方程。(4)坡面TN流失主要以径流携带为主,径流是坡面TN流失的主要途径。     

有机无机肥配施对紫色土旱坡地土壤无机磷迁移的影响

为探索长江上游紫色土旱坡地麦玉轮作系统减少农田磷素流失的最佳施肥模式,降低磷对水体富营养化的影响。2011—2015年,以紫色土旱坡地典型农作冬小麦和夏玉米为材料,在西南大学试验农场进行田间定点试验。试验采用随机区组设计,共设置7个田间小区试验,分别为倍量施磷肥(2P)、优化施肥(P)、优化施肥+猪粪有机肥(MP)、优化施肥+秸秆还田(SP)、优化施肥量磷减20%+猪粪有机肥(MDP)、优化施肥量磷减20%+秸秆还田(SDP)、不施磷肥(P0)。测定了各农田土壤基础性质,以及0—20,20—40,40—60cm土层土壤全磷和有效磷含量,并对不同施磷水平以及磷肥减量配施不同有机肥条件下紫色土旱坡地土壤磷素迁移流失进行了原位定点研究。结果表明:不同施肥条件下紫色土旱坡地总磷(TP)和总可溶性磷(TDP)迁移流失量有明显的差异。TP流失量大小依次为2PPMPSPMDPSDPP0。2P处理总磷流失量最高,P处理是SDP和MDP处理的1.5~2倍。TDP流失量大小依次为2PMPPMDPSPSDPP0。坡上除了P0和P处理全磷含量有所减少外,其他各处理全磷含量都呈增加趋势,坡中、坡下的增长幅度要大于坡上,其中坡下处理MP比种植季前增加了0.400g/kg。除了P0处理土壤有效磷含量降低外,其他各个小区处理坡上、坡中、坡下土壤中有效磷含量都呈增加趋势。猪粪有机肥和秸秆还田对土壤中磷素有一定的活化作用,促进了磷素在土壤中的迁移,且猪粪有机肥对土壤磷素活化作用更强。化学磷肥减量并配施有机肥是应对农业面源污染"控源节流"的较好措施。     

人工降雨条件下不同坡长和覆盖度对氮素流失的影响

用植被覆盖度(20%,45%,60%,90%)和坡长(1,2,3,4,5m)作为可变因素,设定固定雨强2.0mm/min进行室内模拟降雨,研究氮素的流失特征,探索坡长、覆盖度和径流对氮素流失的影响。通过对试验数据的分析,结论为:(1)相同覆盖度,不同坡长全氮(TN)流失量随时间延长而逐渐增加,并且随着坡长的增加,流失量逐渐增大,但径流中总氮的浓度变化差异不明显。硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)流失量的变化与TN较为相似,流失浓度随着时间变化主要表现为径流前期浓度较高,随着降雨时间的延长,浓度逐步降低并最终趋于稳定。(2)降雨过程中,径流中的氮流失主要以溶解态的氮为主,并以NO3--N比NH4+-N含量高,但是随着降雨时间的延长,不溶性氮的比例也会有所增加。(3)径流量对各形态氮的流失影响十分明显,植被覆盖度和坡长分别与TN、NO3--N的流失量呈显著负相关和显著正相关。     

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。     

夏玉米种植条件下黄壤坡耕地径流及磷素流失特征

为揭示自然降雨条件下夏玉米生育期内黄壤坡耕地径流及磷素流失规律,采用野外径流小区观测试验与室内分析相结合的方法,探讨了自然降雨条件下地表径流、壤中流及其总磷的流失特征。结果表明：(1)顺坡垄作径流量显著高于其余两种耕作措施,其径流量分别为平作和横坡垄作的1.13倍和1.17倍。横坡垄作径流磷素流失总量显著低于其余两种耕作措施,其总磷流失量分别为平作和顺坡垄作的0.79倍和0.75倍。(2)随着玉米生育期的推进,径流量呈增加的变化趋势,表现为成熟期>抽雄期>拔节期、苗期。相较于苗期,成熟期径流量增加了9.35倍,径流磷素流失量增加了12.58倍。(3)地表径流、0—20 cm土层壤中流和20—40 cm土层壤中流量分别占径流总量的78.36%,10.20%,11.44%,其磷素流失量分别占径流磷素流失量的75.10%,9.90%,15.00%。综上,研究区以地表径流为磷素流失的主要途径,且在玉米成熟期达到最大值,横坡垄作措施对于坡面产流及磷素流失具有较好的控制效果。     

稻田径流侵蚀泥沙对磷素流失的影响

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下稻田径流泥沙流失规律及其对磷素流失的影响。结果表明:常规施肥(T0)条件下,稻季径流侵蚀泥沙量可达5 113.63kg/hm2,秸秆还田(T1)和还田减肥(T2)处理均显著降低侵蚀泥沙量,分别达6.02%和7.18%。T1、T2处理能降低侵蚀泥沙中全磷(TP)和速效磷(AP)的平均浓度,分别达6.23%,22.16%和3.99%,13.40%。同时,T0处理的稻季侵蚀过程中由泥沙流失的磷素总量达1 115.34g/hm2,T1、T2和T3(肥料运筹)处理均能显著降低侵蚀泥沙TP流失量,分别达18.14%,23.93%和15.21%,磷素流失率也显著地降低。     

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。     

稻麦两熟农田茬口衔接期养分径流流失特征

采用田间小区定位试验研究自然降雨条件下稻麦两熟农田"稻季-麦季-稻季"茬口衔接期养分径流流失规律。结果表明:麦季常规施肥条件下麦稻茬口衔接期径流水量达77.59m3/hm2,径流侵蚀泥沙量达48.30kg/hm2,麦季少免耕处理较常规施肥处理增加径流水量达41.41%;径流水氮磷浓度分别达2.22,0.46mg/L,径流侵蚀泥沙氮磷浓度分别达1.15,1.65g/kg;麦稻茬口衔接期氮素径流流失量达227.84g/hm2,以径流水流失为主,占氮素总径流流失量的75%以上;磷素径流流失量达115.57g/hm2,以径流侵蚀泥沙流失为主,占磷素径流流失总量59%以上;麦季秸秆还田、秸秆还田减肥处理减少麦稻茬口衔接期氮素和磷素径流流失量分别达6.04%～9.74%和5.73%～11.54%,而麦季少免耕处理则增加21.75%和13.42%。     

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。     

水土保持综合措施对红壤坡地养分流失作用过程研究

为了研究红壤坡地养分流失规律,通过江西省水土保持生态科技园2006～2007年野外试验,分析了3种生态措施、3种典型降雨红壤坡地N、P流失过程。结果表明:不同降雨类型下采取生态措施能对整个径流过程中的总氮和总磷浓度起到明显的控制作用,且各处理径流中氮和磷的流失主要集中在径流初期,后期均匀稳定。养分流失均以侵蚀泥沙携带养分流失为主,但随着降雨的减小,泥沙携带养分流失量占养分总流失量的比例会降低。各处理侵蚀泥沙均有养分富集现象,而且随着降雨的减小而增大。     

坡地磷素迁移研究进展

坡地磷素迁移是导致土壤质量退化、肥料利用率降低以及水体富营养化的重要原因,是非点源污染的重要形式.通过对土壤中磷素的形态转化、降雨特征、土壤理化性状与地形条件以及土地利用方式等四个主要方面阐述了坡地磷素迁移的国内外研究进展,提出当前坡地磷素迁移研究的三个主要方向:(1)遴选适当的磷素形态指标,使之能同时较敏感地反映坡地磷素流失对水环境和土壤质量的影响;(2)磷素在土壤中的形态转化与坡地磷素迁移的相互关系;(3)坡地磷素迁移的动态过程与空间变异.通过这三方面的工作将会有力促进磷素迁移及其环境影响研究的规范化,促进土壤科学与环境科学的相互借鉴与融合,也将为农田养分的科学管理、土壤退化的控制与修复奠定理论基础.     

坡面小区土壤-径流-泥沙中磷素流失特征分析

从土壤-径流-泥沙过程,探讨北京密云石匣小区中不同土地利用类型、植被覆盖度和耕作方式下土壤磷素流失的差异,以及影响土壤磷素流失的主要因子及其相互关系。结果表明:泥沙量变化与降雨量呈现出较好的正相关关系,降雨强度对无植被覆盖小区的土壤侵蚀影响更为显著;产流时间主要受土壤含水量的影响,并与土壤含水量呈正相关;在降雨条件基本相同的前提下,前期土壤含水率越高,污染物的流失量也越大。不同土地利用类型中,农地中颗粒态磷流失量大于果园,林地次之,荒草坡流失量最小,这与各小区前期土壤含磷量的变化趋势基本一致;无植被覆盖小区磷流失量均高于有植被覆盖小区;磷浓度和磷流失量都随坡度增大呈上升趋势,在坡度为15~°20°范围,存在磷流失的坡度临界值,超过坡度临界值,磷流失减小;泥沙中含磷量与泥沙中小于0.001mm的粘粒分布比例呈正相关,说明土壤中粘粒是磷素养分流失的载体,由泥沙携带流失的磷占绝对优势。     

岩溶槽谷区坡面土壤磷素流失过程与影响因素——以中梁山龙凤槽谷试验场为例

为揭示自然降雨条件下岩溶槽谷区坡面土壤磷素流失规律,分析坡面径流和侵蚀泥沙中各形态磷素的迁移流失过程,并着重探讨降雨条件、土地利用方式因素对磷素流失的影响。在重庆市中梁山龙凤槽谷区设置耕地、林地和果园地3个标准径流小区（20 m×5 m）,对坡面径流及泥沙中的磷素流失开展为期1年的监测。结果表明：（1）坡面土壤磷素流失强烈依赖于坡面产流产沙过程,槽谷区土壤磷素流失以径流流失为主,泥沙流失为辅;（2）总体来看,不同土地利用方式总磷（TP）流失总负荷表现为耕地 > 果园地 > 林地,耕地TP流失总负荷为0.17 kg/hm²,约是果园地的1.76倍和林地的4.68倍;（3）径流中磷素浓度变化受降雨强度控制,雨季初期径流中磷素流失形态以水溶性总磷（TDP）为主,其余降雨事件则以颗粒态磷（PP）为主,ρ（PP）/ρ（TP）的比例为63.92%~96.97%;（4）泥沙中磷素浓度变化受降雨强度影响较小,泥沙磷素存在富集现象,且全磷富集比（ER_STP）与雨强无明显相关关系。     

红壤坡地果园不同水土保持措施对磷素流失的影响

在坡度为25%的江西红壤坡地果园,采取了7种不同水土保持措施,并设对照(全园裸露)进行比较,研究其磷素流失特征,结果表明:(1)在不同水土保持措施的作用下,红壤坡地果园土壤磷素流失差异明显,流失最严重的为对照,最轻的为百喜草全园覆盖;对照磷素流失量是7个不同水土保持措施磷素流失平均量的3.4倍,是百喜草全园覆盖的8.5倍。(2)可溶性磷(DissolvedPhosphorus,DP)是试验中磷素流失的主要形式,占处理与对照组磷素年流失总量的75.5%,泥沙结合态磷(ParticulatePhosphorus,PP)只占流失总量的24.5%,其中水平式梯田梯壁植草、百喜草全园覆盖、百喜草带状覆盖及敷盖3种处理中,磷流失总量的100%是DP。(3)红壤坡地果园土壤磷素流失存在着明显的时间发生特征,占总流失量的80.9%,发生在4～7月(雨量主要分布季节),各处理的磷素流失量与降雨量的相关系数都在0.91以上。     

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。     

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。     

植物篱对石灰土坡耕地理化性质及磷素流失的影响

在三峡库区香溪河流域典型石灰土坡耕地通过修建标准径流小区,设置栀子花(灌木)和黑麦草(草本)植物篱,研究不同类型植物篱对石灰土坡耕地耕层土壤理化性质及磷素流失特征的影响。结果表明:植物篱系统可有效的增加土壤耕层细颗粒含量和减小土壤容重,从而改善土壤分形特征,增强土壤疏通性及含水量,达到增大石灰土坡耕地土壤抗蚀性指数和防治土壤养分流失的目的;2种类型植物篱在不同深度耕层、植物篱带内和带间对石灰土坡耕地理化性质及磷素流失的影响表现出一定的差异性,但总体上差异不显著;土壤耕层黏粒含量与土壤中Ca_8-P、Al-P、Fe-P、O-P和Ca_(10)-P的含量均达到了极显著正相关(r=0.772,0.805,0.603,0.682,0.738),土壤容重与土壤黏粒含量存在显著的负相关关系(r=-0.648),表明植物篱系统是通过对土壤黏粒的有效阻滞和富集,从而减小石灰性土壤容重和磷素的流失,实现改善石灰土坡耕地土壤理化性质和防治农业面源污染的效果。     

绿肥覆盖对紫色土坡耕地柑橘园氮磷流失的阻控效应研究

为探明紫色土坡耕地不同绿肥覆盖对柑橘园径流和养分流失的阻控效应,在田间径流小区设置黑麦草(Lolium perenne L.)、光叶苕子(Vicia villosa Roth var.)、二月兰(Orychophragmus violaceus)和清耕对照4个处理,定量监测了在自然降雨条件下不同处理的径流及氮磷养分流失...     

控释肥养分释放对坡耕地土壤磷钾损失及花生产量的影响

以沂蒙山区坡耕地花生为研究对象，探究控释肥养分释放对土壤磷钾流失特征、花生产量及磷钾利用率的影响。试验设五个处理，分别为全量和减量30%控释肥（CRF1，CRF2），全量和减量30%普通复合肥（CF1，CF2）及不施肥处理。结果表明：控释肥在田间土壤中的释放规律与花生植株磷钾吸收特征曲线相吻合，配合土壤磷钾供应量，满足了不同时期花生植株养分需求。等量施肥下，控释肥处理荚果产量较普通复合肥处理显著增加5.75-12.01%，且减量30%控释肥处理较CF1增产3.75%；控释肥处理中植株磷钾吸收量分别较普通复合肥提高11.46-11.78%和10.44-12.38%，其中CRF2磷钾表观利用率最高，分别为45.48%和51.84%。土壤有效磷和速效钾含量均随深度的增加而下降，CF1和CF2苗期时0-40 cm的表层土中有效磷含量高于控释肥处理，花针期以后趋势相反，但40 cm以下土层中各处理差异不显著；控释肥处理显著提高了花针期以后0-60 cm土层速效钾含量，各处理不同时期60-100 cm土层速效钾差异不显著。前三次产流事件中，控释肥处理显著减少了地表径流水中有效磷和速效钾含量，各处理后期径流水中水溶性磷和钾含量降低且趋于稳定，处理间差异不显著。因此，控释肥能够减少坡耕地土壤有效磷和速效钾的径流和淋溶损失，提高花生养分利用率和产量，促进生态农业的可持续发展。