喀斯特典型坡耕地土壤养分流失试验研究

摘要

喀斯特坡耕地土壤养分流失是当前土壤侵蚀和非点源污染研究的核心内容，也是土壤学、水文学和环境科学等多学科共同关注的焦点。喀斯特地区强烈的水土及养分流失不仅导致该区土地生产力下降，而且大量养分流失造成区域生态环境严重破坏。
　　本文以喀斯特典型坡耕地为研究对象，在喀斯特坡耕地野外调查基础上，以碳酸盐岩发育的石灰土作为供试土壤，利用可调坡度、孔（裂）隙度试验钢槽，采用人工模拟降雨试验，研究不同降雨强度、坡度和地下孔（裂）隙度下的喀斯特坡耕地土壤氮、磷、钾的地表及地下流失特征，揭示其主要影响因子，建立了相应的养分流失方程，旨在为喀斯特地区坡耕地养分流失治理和非点源污染评价与调控提供理论依据。主要结论如下：
　　（1）雨强对地表径流养分流失浓度影响不明显，而地下径流流养分流失浓度则总体上随雨强增大而增加；地表径流养分流失量均随雨强增大而增大，地下径流养分流失量随雨强变化不明显。地表流失泥沙养分浓度随雨强增大而增大，地下泥沙流失浓度与雨强之间没有明显关系；地表泥沙养分流失量均随雨强增加而增加，地下流失泥沙养分流失量随雨强的增大无明显变化规律。对于地表流失泥沙养分富集系数而言，各养分富集率均随雨强的增大而增大，地下流失泥沙养分富集率和雨强之间无明显相关关系。
　　（2）地表径流全氮流失量总体上随坡度变化规律不明显，地下径流中全氮流失量则随坡度增加而减少；地表径流全磷流失量总体上随坡度增大而增大，地下径流全磷流失量随坡度变化规律不明显；地表径流中全钾流失量随坡度增加而增加，地下径流全钾流失量随坡度变化规律不明显，主要表现为在陡坡地上流失量明显大于缓坡地。不同坡度条件下地表泥沙各养分流失量均随坡度增大而增大，对于地下泥沙养分流失而言，各养分流失量随坡度变化规律不明显；流失泥沙中氮素富集系数较高，其富集率总体上大于1；全钾在坡度为20°和25°的地表侵蚀泥沙时的富集系数大于1，其余小于1；不同坡度条件下土壤坡面流失泥沙全磷富集率整体变化差异不大，坡度对磷素富集率影响不明显。
　　（3）地表径流全氮，全磷和全钾流失量与地下孔（裂）隙度变化规律不明显；地下径流全氮流失量总体上随地下孔（裂）隙度增加而增加，全氮流失总量在孔（裂）隙度为4％时可达最大（4028.38 mg）；全磷和全钾流失量随地下孔（裂）隙度变化关系不明显，其数值在44.92~225.76 mg之间。地表泥沙各养分流失量随地下孔（裂）隙度变化规律不明显，除全磷和速效磷外其余各养分富集现象明显。地下流失泥沙各养分浓度总体上与地下孔（裂）隙度之间无明显变化规律，速效钾、全氮和碱解氮均随地下孔（裂）隙度增大呈先增加后降低趋势，全钾、全磷和速效磷随地下孔（裂）隙度变化不明显。
　　（4）雨强与地表径流中全氮和全钾流失量呈显著相关关系（p﹤0.05），r值分别为0.867和0.956，与全磷流失量呈极显著相关关系（p﹤0.01），r值为0.984。坡度与地表径流中全磷和全钾流失量呈显著相关关系（p﹤0.05），r值分别为0.945和0.931，而与全氮流失量相关关系不显著（p≥0.05），坡度与地下径流中各养分流失量均未达到显著水平（p≥0.05）。地下孔（裂）隙度对地表和地下径流中各养分流失量相关关系不显著（p≥0.05）。
　　（5）地表径流全氮、全磷、全钾次产污模数与雨强呈极显著或显著相关，与坡度呈显著相关，而与地下孔（裂）隙相关性不显著；而地下径流各养分次产污模数与雨强、坡度及地下孔（裂）隙度呈不显著相关。地表泥沙与雨强均呈极显著相关，而坡度呈显著相关，而与地下孔（裂）隙相关性不显著；地下泥沙与雨强、坡度及地下孔（裂）隙度均呈不显著相关。

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第一章 文献综述

1.1研究背景及意义

1.2水土流失研究现状

1.3坡耕地养分流失研究进展

1.4土壤养分的形态

1.5影响土壤养分流失的主要因素

1.6存在问题

第二章 研究内容与方法

2.1研究目的

2.2研究内容

2.3技术路线

2.4材料与方法

2.5数据分析与处理

第三章 雨强对喀斯特坡耕地溶质流失的影响特征

3.1雨强对坡耕地径流溶质浓度的影响

3.2 雨强对坡地径流溶质流失量的影响

3.3 雨强对坡地泥沙养分流失的影响

3.4 小结

第四章 坡度对喀斯特坡地溶质流失影响特征

4.1坡度对坡地径流溶质浓度的影响

4.2 坡度对坡地径流溶质流失量的影响

4.3 坡度对坡地泥沙养分流失的影响

4.4 小结

第五章 地下孔（裂）隙对喀斯特坡地溶质流失影响特征

5.1地下孔（裂）隙对坡地径流溶质浓度的影响

5.2 地下孔（裂）隙对坡地径流溶质流失量的影响

5.3 地下孔（裂）隙对坡地泥沙养分流失的影响

5.4 小结

第六章 喀斯特坡耕地养分流失综合分析

6.1 喀斯特坡耕地养分流失因子相关分析

6.2 喀斯特坡耕地养分流失方程拟合

6.3 喀斯特坡耕地养分流失作用机理

6.4 小结

第七章 主要结论与展望

7.1 主要结论

7.2 研究不足与展望

参考文献

致谢

附图

参加课题、论文发表情况