全 文 ：第 13卷第 3期
2 0 0 5年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco-Agriculture
Vo1．13 No．3
July， 2005
红壤丘陵区坡地固体径流基本理化性状探析*
黄道友 陈桂秋
(中国科学院亚热带农业生态研究所 长沙 410125)
。 刘 守龙 张广平
(华中农业大学资源与环境学院 武汉 430070)(湖南省农业科学院情报研究所 长沙 410125)
摘 要 研究结果表明红壤坡地 固体径流中80％以上土壤颗粒为粉粒和粘粒。与其相应的表层土壤相 比，固体径
流 中砂粒含量比其低 24．3％～30．8％，粉粒含量比其高 11．4％～15．9％，粘粒含量则基本一致。2001年 与 1993
年相 比，坡地 2种不同经营方 式固体径流，砂粒含 量下 降 30．0％ ～53．8％，粉 粒、粘粒含 量分别 增加 18．0％～
21．2％与3．8％～9．4％，其 中油菜一玉米 ／甘薯复种制的粉粒 化过程 明显，乔一灌一草复层植被结构 的粉 粒化和粘粒
化过程显著。2种经营方式固体径流的养分富集率均为水解性 氮>有效钾 >速效磷≥全 N>全 K≥ 全 P>有机
质，且养分 富集率随土壤肥力的提高 而显著增加。固体径流中有机质主要富集在 0．05～0．001mm土粒 中，N主要
富集在<0．01mm土粒 中，K主要富集在<0．005mm 土粒中，其数量 占该养分在 固体径流 中富集总量的 73．5％以
上；P在固体径流各粒径中均有分布。
关键词 固体径流 颗粒组成 营养元素 红壤坡地
Study on the general properties of runoff solid from sloping field in red—soil upland．HUANG Dao-You，CHEN Gui—Qiu
(The Institute of Subtropical Agriculture，Chinese Academy of Sciences，Changsha 410125，China)，LIU Shou—Long(Col—
lege of Resources and Environment，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China)，ZHANG Guang—Ping(In—
stitute of Information Services，Hunan Academy of Ag ricultural Sciences，Changsha 410125，China)，CJEA，2005，13(3)：
87～90
Abstract The results show that 80％ of the soil particles in the runoff solid is silt and clay in the sloping field of red soil．
Co mpared with the particles in surface soil，the amount of sand in runoff solid decreases by 24．3％ ～ 30．8％ ，while the
amount of silt increases by 1 1．4％ ～ 15．9％ and the amount of clay is similar．The changes of particle components respond
to various managing patterns during 1993～2001．In runoff solid．the amount of sand in 2001 is 30．0％ ～ 53．8％ lower
than that in 1993．while the amounts of silt and clay are 18．0％ ～21．2％ and 3．8％ ～9．4％ higher than those in 1993，
respectively．The silt—increasing in runoff solid is significant in the multiple cropping system of rape—maize／sweet—po tato，
while silt—increasing and clay-increasing in runoff solid are significant in the vegetative cover structure of arbor-shrub-grass．
The nutrient enrichment rates in both managing patterns show that water extractable N>available K>available P≥ total
N>total K≥ total P>organic matter．Moreover，all the enrichment rates decrease significantly with the improvement of
soil fertility．In runoff solid，most of the organic carbo n enriches in the soil particle whose diameter is 0．05～0．001mm，N
in the particle whose diameter is< 0．01mm ．K in the particle whose diameter is< 0．005mm ．Each nutrient enrichment
amount accounts for over 73．5％ of the relevant enrichment amount in runoff solid．P is distributed in various particles．
Key words Sunof solid，Particle compo nent，Nutrient element，Red soil sloping field
(Received Aug．1，2004；revised Sept．17，2004)
日益加剧的水土流失是我国广大红壤丘陵区土地退化的根本原因_l-3]，而坡地水土流失 占该区水土流
失总量的 50％以上[3-6]。研究坡地水土流失中固体径流(即径流泥砂)_5 J的颗粒组成 、养分含量和元素迁
移等状况 ，对研究红壤丘陵区水土流失规律、防治土地退化等具有重要意义。
1 研究区域概况与研究方法
试验在湖南省桃源县盘塘镇进行 ，该镇位于东经 111。28 ～111o35 ，北纬 29。10 ～29。18 ，供试土壤类型
为第 四纪红土红壤。1992年根据试验总体设计方案和《水土保持试验规范》_7 J要求 ，首先对试验坡地采用等
*中国科学院知识创新工程重要方向性项 目(KZCX3一SW一426、KZCX2一SW一415)和国家自然科学基金重点项 目(40235057)资助
收稿 日期：2004-08—01 改回日期 ：2004—09—17
88 中 国 生 态 农 业 学 报 第 13卷
高梯土(梯面宽 2．5m)、深沟撩壕(宽 1．0m×深 0．6m)、挖竹节沟(长 1．2m×宽 0．2m×深 0．2m)、设置生物
篱笆、凋落物(或秸秆)覆盖+深埋等水土资源保护性开发利用措施进行综合治理；再在地形基本一致的坡
地[相对高度 35．6(±0．9)m，坡长 43．8(±3．4)rn，坡度 12．5。(±0．8。)]上，设置投影面积均≥1300m 的油
菜一玉米／甘薯复种制坡耕地(以下简称坡耕地)、乔一灌一草复层植被结构油茶林地(以下简称油茶林地)地表
径流观测场 ，自1993年始每次降水产生径流后 ，将径流池内径流液体充分搅拌均匀取 5000mL过滤、烘干后
保存 ，并将年内收集的径流泥砂混合均匀后作为固体径流分析样 品；同时取其相应 0～20cm 表层土壤作对
照。固体径流与土壤样品各项指标均按照《土壤农业化学常规分析方法》l8]测定分析。
2 结果与分析
按照我国土壤质地的粒径分级标准l9]，坡地固体径流中土壤颗粒 80％以上为粉粒和粘粒，砂粒<20％
(见表 1)。表 1表明坡地经营方式不同，其 固体径流中土壤颗粒组成亦不同。坡耕地 固体径流中砂粒含量
为 189．6g／kg、油茶林地为 145．9g／kg，分别比其相应表层土壤低 24．3％与 30．8％；二者粉粒含量分别为
411．9g／kg与 407．0g／kg，比其 相应表层土壤 高 15．9％与 11．4％；二者粘粒 含量 分别为 398．5g／kg与
447．1g／kg，与其相应表层土壤基本一致。对不同年份固体径流土壤颗粒变化研究发现，坡耕地固体径流仅
粉粒化现象明显 ，而油茶林地粉粒化与粘粒化现象均明显(见图 1)。与 1993年相 比，2001年坡耕地固体
径流中粉粒含量增加67．7g／kg(增幅为18．0％)，粘粒含量仅增加14．9g／kg(增 幅为3．8％)，其 中粗粉粒增
表 1 固体径流及其相应 0~20cm表层土壤颗粒组成变化
Tab．1 Runoff solid and its particle composition in soil layer of 0——20cm soil
．X-表中数据系烘干基状态下 5次(1993年 、1995年、1997年 、1999年和 2001年)测定平均值。
量 占粉粒总增量的 76．4％、细粉粒则仅 占 23．6％；油茶林地 固体径流中粉粒含量增加 79．0g／kg(增幅为
21．2％)，粘粒含量亦增加 39．9g／kg(增幅为9．4％)，其 中粗粉粒增量占粉粒总增量的46．8％、细粉粒增量则
占53．2％，粗粘粒增量占粘粒总增量的 88．7％、细粘粒增量则仅 占 11．3％；且 2种经营方式砂粒含量分别
1～O．25 O．25～O．O5 O．O5～O．Ol O．o1～O．005 O．005~0．001 粒~bmm
1～O．25 0．25～O．05 0 O5～O．Ol 0．01～O．005 0．005~0．001 粒~)Jmm
图 1 不同经营方式固体径流中颗粒组成变化
Fig．1 Particle composition change of runof solid with different managing patterns
下降 30．0％与 53．8％，说明坡耕地固体
径流中粉粒化过程以粗粉粒大幅增加为
其主要特征 ，油茶林地固体径流中粉粒
化和粘粒化过程以其细粉粒及粗粘粒大
幅增加为主要特征。表 2表明固体径流
中主要营养元素含量比其相应表层土壤
高 3％～40％，固体径流富集养分效果
明显 ，2种经 营方式养分平均富集率均
为水解氮(1．34～1．39：1)>有效钾(1．28
～ 1．32：1)>速效磷(1．17～1．21：1)≥全 N
(1．17～1．19：1)>全 K(1．09～1．14：1)≥
全 P(1．09～1．13：1)>有机质(1．05～
1．08：1)，且油茶林地固体径流养分富集
率略高于坡耕地。分析表层土壤与其相
应固体径流的养分关系发现 ，二者有机
质、全 N、全 P、全 K及速效氮、速效磷等
均 呈 显 著 正 相 关 ，其 相 关 系
数 r 分 别 为0．98 03 、0．96 5 3“ 、
蛐 瑚 抛 啪 卯 。 姗 瑚 抛 卯 。
一 ●姐 一塞 ●姐
第 3期 黄道友等：红壤丘陵区坡地固体径流基本理化性状探析 89
表 2 固体径流及其相应 0~20cm 表层土壤基本化学性质
Tab．2 Basic chemical characters of runoff solid and soil of 0～ 20cm soil
*富集率 =固体 径 流中 营养 兀素 含量 ／表层 土壤 营养兀 素含 量 。
0．7772 、0．6010 、0．9400 和0．9953 (n：5，r8 05=0．5685，r0 01=0．7639)，而有效钾的相关性不明显
(r =0．5618)。表 3表明固体径流中有机质主要富集在 0．05～0．O01mm粒径土粒 中，其数量占固体径流总
量的 80．1％；全 N和水解氮主要富集在<0．Olmm粒径土粒中，分别 占其总量的 75．0％与 73．5％；全 K和
有效钾主要富集在<0．005mm粒径土粒中，分别 占其总量的76．2％与 75．4％；全 P与速效磷在固体径流的
每种粒级中均有分布。
3 小结与讨论 表3 固体径流各粒径中营养元素分布比例
红壤丘陵区固体径流中
土壤 颗 粒 主 要 由 0．05～
0．005mm粉粒和 <0．005mm
粘粒组成 ，二者 占固体径流
土壤颗粒总量的 80％以上，
而 1～ 0．25mm 砂 粒 <
20％；与其相应表层土壤相
比，固体径流中砂粒含量低
24．3％～30．8％，粉粒含量
高 11．4％～15．9％，粘粒含
Tab．3 Distribution of nutrients in every sizes of particles of runof solid
*表中数据为 2种经营方式 5次测定平均值 ；“一”表示痕量。
量则基本一致。与 1993年相比，2001年 2种经营方式固体径流中砂粒含量下降 30．0％～53．8％，粉粒、粘
粒含量分别增加 18．0％-21．2％与 3．8％～9．4％，其中油菜一玉米／甘薯复种制坡耕地仅粉粒化现象明显，
而乔一灌一草复层植被结构油茶林地粉粒化与粘粒化现象均明显，且固体径流中养分富集率随土壤肥力水平
的提高而显著增加 ，有机质主要富集在 0．05～0．001mm土粒中，N主要富集在<0．01mm土粒 中，K主要富
中 国 生 态 农 业 学 报 第 13卷
集在<0．005mm土粒中，各养分数量均占该养分在固体径流中富集总量的 73．5％以上，P在固体径流各粒
径中均有分布。尽快恢复与增加红壤丘陵区植被、提高表土林草覆盖率，形成“乔一灌一草”复层植被结构 ，避
免或控制表土流失，是防止该区土地退化、提高坡地土壤肥力的有效途径[10,11]。
致谢 湖南农业大学土壤与植物营养专业封明中、陈道云、唐湘波 、胡立兴、朱友爱、彭荣军、王松夫和彭杰
等同学参加了本项研究部分工作 ，谨表谢意!
参 考 文 献
南方红壤退化机制与防治措施研究专题组 ．中国红壤退化机制与防治 ．北京：中国农业出版社，1999．7～55
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杨炎生，信乃诠 ．中国红黄壤地区农业综合发展与对策．北京：中国农业出版社，1995 1～9
彭廷柏，黄道友 ，陈惠萍等．建立水土协调机制 确保农业可持续发展．生态农业研究，1999，7(1)：36—39
黄道友 ，彭廷柏 ，陈惠萍等．关于湖南省生态环境建设的思考 ．生态农业研究 ，2000，8(4)：83～86
黄道友 ，彭廷柏 ，王克林 ．丘岗坡地水土资源保护与协调发展技术研究．中国生态农业学报，2002，10(3)：98～101
水利电力部农村水土保持司．水土保持试验规范(S．D239—87)．北京：水利电力出版社，1988．5～24
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黄道友，王克林 ，刘钦云等．湖南省不同高效生态农业模式研究．中国生态农业学报，2002，10(4)：121～124
黄道友，陈桂秋 ，王克林等．红壤坡耕地综合治理与开发关键技术研究 ．水土保持学报 ，2003，17(3)：89～92
国 外 生 态 城 市 建 设 经 验 撷 取
从 20世纪80年代始世界各 国都在探 索生态城市的建设模式，巴西的库里蒂巴以可持续发展的城市规
划典范而享誉全球，其公交导向式的交通 系统革新与垃圾循环回收项 目、能源保护项 目荣获 国际大奖。澳
大利亚的哈里法克斯生态城项 目是该国第一例生态城市规划，不仅 涉及社 区和建筑的物质循环规划．还涉
及社会与经济结构，它走 出传统商业开发的老路 ，提出了“社 区驱动”的生态开发模式；怀阿拉 市则充分融合
了可持续发展的各种技术，包括城市设计原则、建筑技术、设计要素与材料、传统的能源保证与能源替代、可
持续的水资源使用和污水的再使用等 ，解决了该市的能源与资源问题。 日本的九州市从 20世纪 90年代初
开始实施以减少垃圾、实现循环型社会为主要 内容的生态城市建设 ，提 出“从某种产业产生的废弃物为别的
产业所利用，地 区整体的废弃物排放为零”的构想。德 国的埃尔兰根市曾因连续 25年快速发展 而带来一 系
列城市生态问题，该市率先执行“21世纪议程”的有关决议 ，采取多种节地、节能、节水措施 ，修复生态系统，
进行综合生态规划，成为德国生态城市的先锋市。新加坡的公园及娱 乐区采用城 乡结合的思想，在城郊建
设“原始公园”，将农田和森林及其他一些景观揉进“田园城市”的建设 中，为举世公认的花 园城市，也是生态
型城市。我国的生态城市建设起步较晚，但发展较快，截至 目前为止 已有海南、吉林、黑龙江、福建、浙江、山
东、安徽和广东等省建设生态省，扬州、广州、长沙、杭州和济南市等一大批城 市都提 出创建生态城市的 目
标，我 国的生态城市(省)建设大多以发展城市森林、园林绿化、环境保护、调整产业结构及发展生态旅游等
为重点 内容。目前世界上虽未建成一个真正意义上的生态城市，但他们的经验都值得我们借鉴与研究。
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