干热河谷区坡耕地氮、磷流失特征的研究

摘要

金沙江流域是长江上游水土流失的集中区，其水土流失面积和土壤侵蚀量居长江上游各流域的首位，对整个长江流域生态环境和社会经济发展造成了严重危害。坡地严重的水土流失所导致的农田表层土壤以及氮磷钾等营养物质的流失是土壤质量退化的重要原因。因此，研究降雨-径流-土壤养分的相互作用是土壤养分流失的关键。目前国内有关水土流失和养分流失的研究很多，主要集中在黄土高原地区、川西紫色丘陵地区，采用人工模拟降雨对土壤养分的输移进行研究，而在天然降雨条件下对金沙江干热河谷区的坡地氮、磷流失研究还尚未报道。
　　 本研究选择在水土流失严重的金沙江干热河谷区为试验点，以2008年雨季降雨径流观测资料，结合不同施肥量开展田间试验，对降雨径流、泥沙所携带的各种形态的氮、磷污染物进行分析，开展坡地养分迁移与流失特征的研究，主要内容为：
　　 1、年降雨量常作为一个地区是否具有水土流失潜在危险的一个重要指标。雨熟同季，干、湿季分明是研究区的主要气候特征，通过对研究区观测的降雨资料分析，该区降雨量年内分配不均匀，雨季主要集中在5-10月。观测期内降水量多达576.40mm，占全年平均降雨量的92.4％；在此期间的降雨量是多年汛期平均降雨量的1.1倍。降雨绝大部分为小雨、阵雨以及中雨，发生大雨级别以上的概率较小，2008年仅发生3次暴雨。
　　 2、降雨量是产生径流的主要原因，降雨量的季节分布常影响水土流失。对研究区降雨资料进行分析，中雨产生的土壤流失次数最多，而大雨以上的降雨是产生土壤流失的主要降雨类型，2008年的3次暴雨产流量占观测期总量的80％以上，土壤流失量占65％～75％。降雨量与径流量均呈及显著线性相关，降雨量越大，径流量越大；而降雨量与土壤流失量的相关性明显小于降雨量与径流量的相关性，说明影响土壤流失量的因素比径流量复杂。水土流失不仅与降雨量有关，还与最大30min雨强（用I30表示）有关，分析结果表明水土流失与I30之间相关系数显著。本研究中选取了降雨量大于10.00mm的次降雨过程进行分析，结果表明侵蚀性降雨与产流产沙之间呈显著的二次函数关系。
　　 通过对研究区自然坡面和坡耕地的产流产沙进行比较，坡耕地的水土流失情况较自然坡面严重，而有水土保持措施处理的坡面水土流失较轻。坡耕地产流量约为自然坡面平均产流量的1.82倍；坡耕地产沙量是自然坡面平均产沙量的175.02倍。
　　 3、降雨过程中，随着土壤侵蚀的发生，土壤养分也随地表径流及泥沙流失，造成土壤退化。不同坡面处理径流小区径流中氮、磷含量随着降雨强度的增大而增加；同一降雨条件下受干扰的小区产流产沙量明显高于封禁管护小区，随产流产沙量增加，径流中污染物的输出量也增加。坡耕地径流中氮、磷浓度变化规律也如此。
　　 径流中氮的流失，主要以铵态氮和硝态氮的形式随径流流失，流失趋势和径流量的变化趋势一致，但铵态氮的流失量明显大于硝态氮。坡耕地径流中氮素流失量高于自然坡面，这是因为在作物种植过程中施用了肥料，有机肥的不断矿化增加了土壤中氮素含量，随降雨径流过程，部分溶解态氮素随径流流失。侵蚀泥沙中的氮素主要以无机态和有机态形式存在，颗粒态氮的流失远高于溶解态的氮。
　　 4、对于磷的流失，主要以磷酸盐形式流失，且磷酸盐的流失变化趋势与总磷的流失变化趋势一致。坡耕地与自然坡面相比，坡耕地径流中总磷和磷酸盐含量均高于自然坡面，因为施肥使表层土壤中磷素含量，并进一步导致径流中磷素含量的增加。坡耕地侵蚀泥沙中磷素含量随磷肥的施用量增加而增加。由于磷素流失是伴随径流发生的，因而影响侵蚀产沙的因素均会影响磷素的流失。
　　 5、不同施肥水平下，植株不同器官中全氮、全磷含量均为：籽实>根>茎叶。将试验区的花生植株养分含量与《土壤农化分析》中农作物营养元素含量进行比较后发现：籽实和茎叶中的氮磷元素含量均高于参考值。当地土著花生籽实中全氮含量高于参考值4.4％，茎叶全氮含量接近参考值3.2％，甚至超过3.2％；而籽实中全磷含量是参考值0.22％的2.5倍左右，茎叶全磷含量是参考值0.17％的2.2倍左右。
　　 综上所述，受人为活动影响较大的坡耕地，水土流失和养分流失情况都比自然坡面和封禁管护坡面严重。不同磷肥施用水平，对于氮素的流失没有显著性影响，而对磷素的流失有显著性影响，随施肥量的增加流失量也增加。而对于植物体内氮磷含量的变化，是否与施肥水平有关，还待进一步研究。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 研究背景和意义

1.2 研究进展

1.2.1 坡耕地土壤径流及养分流失的相关研究

1.2.2 坡耕地不同种植模式水土流失和养分流失相关研究

1.2.3 坡面土壤养分流失相关模型

1.4 目前研究存在问题

1.5 论文的创新点

2 研究区概况

2.1 地理位置与地形地貌

2.2 气候气象

2.3 土壤及土地利用方式

2.4 植被

3 研究内容与方法

3.1 研究内容

3.2 研究技术路线

3.3 研究方法

3.3.1 野外调查

3.3.2 样品采集与测定

3.3.3 数据处理

4 结果与分析

4.1 降雨量分布

4.2 坡面产流产沙量及变化

4.2.1 不同坡面处理径流小区产流产沙量及变化

4.2.2 坡耕地产流产沙量及变化

4.2.3 降雨量与产流量、产沙量的相互关系

4.3 坡面养分流失量及变化

4.3.1 坡面地表径流氮、磷流失量及变化

4.3.2 坡面侵蚀泥沙氮、磷流失量及变化

4.3.3 不同施肥处理对坡耕地氮、磷流失的影响

5 结论与讨论

5.1 结论

5.2 讨论

参考文献:

致谢