全 文 ：湘南红壤丘陵区不同生态种植模式下
土壤磷素流失特征*
袁摇 敏摇 文石林**摇 徐明岗摇 董春华摇 秦摇 琳摇 张摇 璐
(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 /湖南祁阳农田生态系统国家野外科学观测研究站, 湖南祁阳 426182)
摘摇 要摇 以湖南省祁阳县红壤坡地大型标准径流场为例,研究了湘南红壤丘陵区 8 种不同生
态种植模式下土壤磷素的地表流失特征.结果表明: 总磷流失量以撂荒处理(T1)最严重,顺
坡种植模式处理(T2、T3)其次,5 种梯田模式处理(T4 ~ T8)均能有效减少土壤磷的流失,磷流
失量分别是 T1处理的 9. 9% 、37% 、0. 7% 、2. 3%和 1. 9% .生态种植模式直接影响红壤坡地土
壤磷素的地表流失形态,研究区流失的磷素以颗粒磷为主.暴雨(日降雨量>50 mm)情况下,
降雨量对不同生态种植模式下磷流失量影响差异不大,但磷流失量随降雨强度增大而增加.
红壤坡地土壤磷素地表流失主要集中在 6—9 月,降雨量和降雨强度是影响湘南红壤丘陵区
土壤磷素地表流失时间分布的直接因素.
关键词摇 红壤丘陵区摇 生态种植模式摇 地表径流摇 磷素流失
文章编号摇 1001-9332(2013)11-3162-07摇 中图分类号摇 S157. 3摇 文献标识码摇 A
Characteristics of soil phosphorous loss under different ecological planting patterns in hilly
red soil regions of southern Hunan Province, China. YUAN Min, WEN Shi鄄lin, XU Ming鄄
gang, DONG Chun鄄hua, QIN Lin, ZHANG Lu (Qiyang National Observation Station of Agri鄄eco鄄
lolgy System, Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agri鄄
cultural Sciences, Qiyang 426182, Hunan, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2013,24(11): 3162 -
3168.
Abstract: Taking a large standard runoff plot on a red soil slope in Qiyang County, southern Hunan
Province as a case, this paper studied the surface soil phosphorus loss characteristics in the hilly red
soil regions of southern Hunan under eight ecological planting patterns. The phosphorus loss from
wasteland (T1) was most serious, followed by that from natural sloped cropping patterns (T2 and
T3), while the phosphorus loss amount from terrace cropping patterns (T4-T8) was the least, only
occupying 9. 9% , 37% , 0. 7% , 2. 3% , and 1. 9% of T1, respectively. The ecological planting
patterns directly affected the forms of surface鄄lost soil phosphorus, with the particulate phosphorus
(PP) as the main lost form. Under the condition of rainstorm (daily rainfall >50 mm), rainfall had
lesser effects on the phosphorus loss among different planting patterns. However, the phosphorus
loss increased with increasing rain intensity. The surface soil phosphorus loss mainly occurred from
June to September. Both the rainfall and the rain intensity were the factors directly affected the time
distribution of surface soil phosphorus loss in hilly red soil regions of southern Hunan.
Key words: hilly red soil region; ecological planting pattern; surface runoff; phosphorus loss.
*国家科技支撑计划重点项目(2012BAD05B05)和公益性行业科研
专项(201203030)资助.
**通讯作者. E鄄mail: wenshilin@ caas. cn
2013鄄02鄄21 收稿,2013鄄08鄄27 接受.
摇 摇 水土流失导致严重的土壤养分流失,并引起人
们广泛重视.坡地养分的迁移造成肥料投入的增加
和湖泊的严重污染[1],导致水体质量恶化[2-3] .湘南
红壤丘陵区土壤肥力衰减的原因除了只用不养或用
多养少等生产活动外,水土流失引起的土壤养分流
失也是重要因素[4] .
磷是作物生长必需的大量营养元素之一,也是
土壤养分重要的组成部分. 湘南红壤丘陵区土壤普
遍缺磷,已成为本地区作物高产的限制因素.施用化
学磷肥是补充土壤磷素的重要手段,但由于过量和
不合理的施用以及水土流失的影响,磷的流失问题
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 11 月摇 第 24 卷摇 第 11 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Nov. 2013,24(11): 3162-3168
非常严重[5-9] . 前人在对我国黄土、紫色土、红壤等
常见的土壤类型养分流失进行研究时,发现养分流
失量及形态存在较大差异,即使是相同的土壤类型,
在不同的研究区也有所差异. 在湘南大开发战略区
域大背景下,近几年该区连片开发的土地规模很大,
新开发耕地种植模式多样,生态防护措施也存在很
大差异,导致了土壤磷素或随径流或随泥沙流失的
差异.基于湘南红壤丘陵区坡地的实际土壤条件和
耕作利用方式,本研究通过对比分析新开垦红壤坡
地 8 种不同生态种植模式下土壤磷素流失情况,探
讨了不同水土保持措施控制土壤磷素流失的效果,
旨在为指导湘南红壤丘陵区坡地合理利用与区域生
态环境保护提供科学依据. 选用可以有效控制水土
流失的生态种植模式,从控制坡地磷素流失途径来
减少磷素流失,对于保证作物对磷素养分的需求、保
护其下游流域的水资源不受农业非点源污染也有着
重要意义.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
研究区位于湖南省南部,以低山丘陵为主,中亚
热带季风气候特征明显,是良好的农区.该区年均气
温 17. 9 ~ 20. 1 益,年降雨量 1196 ~ 1451 mm,年蒸
发量 1470 ~ 1614 mm,年无霜期约 300 d,年日照时
数 1610 ~ 1620 h,年太阳辐射量 4550 MJ·m-2,温、
光、水、热资源丰富,但时空分布不均匀,一般 7—9
月高温少雨,季节性干旱严重.试验布置在湖南省祁
阳县官山坪村的红壤坡地大型标准径流场内(26毅
45忆12义 N, 111毅52忆32义 E). 试验小区在山坡的中下
部,坡面正朝北,海拔为 140 ~ 150 m,坡度 10毅左右,
土壤类型为第四纪红色粘土发育成的深厚红壤,其
地形、地貌、坡度和土壤类型在湘南红壤丘陵区具有
很好的代表性.试验地比较贫瘠,基础土壤肥力状况
为:pH 4. 92,有机质含量 7. 59 g·kg-1,全氮含量
0郾 76 g·kg-1,全磷含量 0. 30 g·kg-1,全钾含量
22郾 94 g·kg-1,碱解氮含量 38. 76 mg·kg-1,速效磷
含量 0. 94 mg·kg-1,速效钾含量 85郾 90 mg·kg-1 .
1郾 2摇 试验设计
湘南红壤丘陵区的传统旱地经济作物是花生、
黄花菜和苎麻,近年来在湘南红壤丘岗坡地上又开
发种植了大量油料作物———油茶树,由于种植方式、
地面覆盖时期差异较大,水土流失程度也明显不同.
为了解这些经济作物的保水保肥效果,按不同旱地
经济作物模式和油茶林下不同地面覆盖模式设计了
8 个生态种植模式处理(表 1). 为减少试验结果误
差和便于数据统计分析,所有处理均重复 3 次,并按
土壤条件差异趋势设计区组,区组内随机排列.本试
验共有 24 个径流小区,小区大小为垂直投影 5 m伊
20 m(宽伊长),坡度统一平整为 10毅,四周设混凝土
围埂,下方设有矩形径流池及集水槽,容量分别为
1. 26、2. 74 和 2. 74 m3 .所有作物均按当地习惯栽培
和管理,并根据生长情况及时收割. 除撂荒处理外,
其余 7 个处理的磷肥施用量相同,肥料种类为钙镁
磷肥,施用量为 90 kg P2O5·hm-2 .所有梯田小区均
分成 6 个梯层(梯层面积:5 m伊3. 33 m=16. 65 m2).
1郾 3摇 试验测定及方法
试验观测在 2011 年 1—12 月进行,降雨资料由
距离试验区 400 m左右的气象观测点提供.
径流量及侵蚀泥沙量:根据径流池中水尺的读
数(径流深)计算径流量 . 每次降雨产流结束后,
表 1摇 试验处理
Table 1摇 Experimental treatments
处理代号
Treatment code
种植模式
Planting pattern
主要措施
Main measures
T1 撂荒(对照) 2010 年顺坡平整后,无人为干扰,植被自然恢复,裸露度高
T2 常规顺坡种植黄花菜 行株距为 0. 4 m伊0. 3 m,穴施肥料(一半 4 月 21 日施入,另一半 5 月 11 日施入),收产时
间集中在 7 月
T3 常规顺坡种植苎麻 行株距为 0. 5 m伊0. 5 m,穴施肥料(一半 4 月 21 日施入,另一半 5 月 11 日施入),11 月 3
日收产
T4 梯田鄄花生+植物篱 花生行株距 0. 3 m伊0. 2 m,梯田外侧种黄花,株距 40 cm,隔 2 梯成带,穴施肥料(4 月 21
日施入),8 月 13 日收产
T5 梯田鄄油茶 油茶林为 2010 年 3 月营造,造林密度 1200 株·hm-2,平均树高 50 cm,穴施肥料(3 月 12
日施入)
T6 梯田鄄油茶+稻草覆盖 在 T5的基础上盖稻草(11250 kg·hm-2),直接均匀铺于全小区,4 月 14 日覆盖
T7 梯田鄄油茶+花生+植物篱 幼林油茶套种一季花生,其栽培措施与 T4相同
T8 梯田鄄油茶+豆科牧草 豆科牧草罗顿豆与白三叶 2 颐 3 混播,撒施肥料(4 月 21 日施入),11 月 5 日收割罗顿豆
361311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 袁摇 敏等: 湘南红壤丘陵区不同生态种植模式下土壤磷素流失特征摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
用清洁矿泉水瓶取水样 500 mL;取完水样后慢慢排
放掉上层清水,搅匀池底泥沙取混合泥沙样品 1 kg
左右,收集池底全部泥沙称其质量(留取一定质量
泥沙烘干称量,以换算侵蚀泥沙质量);最后用清水
将径流池清洗干净,以备下一次采样和计量.
样品室内测定项目与方法:降雨产流后的地表
径流样品分为径流水样和侵蚀泥沙样两类. 水溶态
磷(dissolved phosphorus, DP):径流液用 0. 65 滋m
滤膜过滤后,采用硝酸鄄高氯酸消化,钼酸铵分光光
度法测定;颗粒磷(particulate phosphorus, PP):采用
氢氧化钠熔融鄄钼锑抗比色法测定侵蚀泥沙中全磷
含量;侵蚀泥沙速效磷:采用氟化铵浸提鄄钼蓝比色
法测定.
土壤磷素的流失量通过测定计算地表径流量、
侵蚀泥沙量及二者中磷的含量而得.
流失量:各形态(水溶态、颗粒态)磷流失量采
用次降雨流失量和流失总量来表示.次降雨流失量:
Wi =C iVi或 Wi =C iMi;流失总量:W =移C iVi或 W =移
C iMi,式中:Wi为第 i次径流的磷流失量;C i为第 i次
径流水样或侵蚀泥沙样的含磷浓度;Vi为第 i 次径
流水体积;Mi为第 i次侵蚀泥沙质量.
总磷=水溶态磷+颗粒磷;有效磷 =水溶态磷+
侵蚀泥沙速效磷.
1郾 4摇 数据处理
所有数据的统计分析都在 Excel 2003 软件和
SAS 8. 1 软件上进行,所有数据测定结果均以 3 次
重复的平均值表示. 不同处理之间采用邓肯法进行
差异显著性检验.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同生态种植模式下土壤磷素流失量及形态
土壤溶质随地表径流流失指当降雨强度大于土
壤入渗能力时,地表产生径流,土壤表层的溶质在雨
滴打击及径流冲刷作用下向地表径流传递,并随地
表径流而迁出土体[10] . 降雨情况下,土壤磷素不仅
以溶解态形式随径流流失,也以颗粒态形式被泥沙
大量携带而迁移出坡地.依据磷素主要流失途径,分
项统计溶蚀携带(水溶态磷)、侵蚀泥沙携带(颗粒
磷)的养分量,两者之和为径流磷素流失总量.
摇 摇 2011 年,研究区不同生态种植模式下土壤中各
形态磷素流失量均达到极显著差异. 由表 2 可以看
出:在 8 个处理中,T1、T2和 T3处理是顺坡模式,其他
5 个处理是梯田模式. 顺坡模式的土壤磷素流失远
大于梯田模式.各处理全年磷素流失总量从大到小
表 2摇 不同生态种植模式下土壤磷素地表流失量
Table 2 摇 Soil phosphorus loss under different ecological
planting patterns (kg·hm-2)
处理
Treatment
磷流失总量
Total
P loss
颗粒磷
流失量
Particulate
P loss
水溶态磷
流失量
Dissolved
P loss
速效磷
流失量
Available
P loss
T1 20. 57a 20. 13a 0. 44a 0. 52a
T2 20. 39a 20. 08a 0. 31ab 0. 48a
T3 12. 91b 12. 72b 0. 19bc 0. 28b
T4 2. 03d 1. 84d 0. 19bc 0. 21b
T5 7. 62c 7. 16c 0. 46a 0. 52a
T6 0. 14d 0. 02d 0. 12c 0. 12b
T7 0. 47d 0. 28d 0. 19bc 0. 19b
T8 0. 38d 0. 20d 0. 18bc 0. 19b
同列不同小写字母表示差异显著(P <0. 01) Different small letters
within the same column indicated significant difference at 0. 01 level.
的顺序为:T1,T2 >T3 >T5 >T4,T6,T7,T8,T2处理与 T1
处理间差异不显著,其他模式处理与 T1间差异极显
著(P<0. 01).总磷流失量以 T1最严重,顺坡模式的
两个处理(T2、T3)其次,梯田模式处理均能有效减
少总磷流失.在梯田油茶模式中,T5处理因无地面覆
盖措施,油茶处幼龄期,地表覆盖度很低,磷素流失
较多,而其余 3 个有覆盖措施的梯田模式处理(T6、
T7和 T8)的土壤磷流失量非常少且差异很小,有无
覆盖措施处理间的土壤磷素流失量差异极显著. 地
表土壤总磷流失量顺序与土壤侵蚀量顺序[11]完全
一样,这初步说明保持土壤是减少红壤坡地土壤磷
素流失的关键.
不同生态种植模式处理的颗粒磷和水溶态磷流
失情况对比表明,湘南红壤丘陵区土壤磷素地表流
失形态与生态种植模式密切相关,主要表现在不同
生态种植模式处理的颗粒磷和水溶态磷占土壤磷素
流失总量的比例不同.在流失的磷素中,T1 ~ T8处理
颗粒磷占总磷的比例分别为 97. 9% 、 98. 5% 、
98郾 5% 、90. 6% 、94. 0% 、14. 3% 、59. 6% 、52. 6% ,表
明研究区磷素的流失形态中,T1 ~ T5处理以颗粒磷
流失占绝对优势,T6处理以水溶磷态流失为主,T7、
T8处理的颗粒磷与水溶态磷流失量相差不大.颗粒
磷的流失量与总磷流失量的大小顺序相同,颗粒磷
与总磷流失量呈极显著正相关关系,Pearson 相关系
数为 0. 9448(P<0. 01). 土壤磷流失量最小的 T6处
理就是因为其稻草覆盖有效地减少了侵蚀泥沙量从
而控制了颗粒磷流失;水溶态磷流失对总磷流失量
影响较小,原因在于南方红壤固磷能力较强、磷溶解
度不大,导致径流水中可溶性磷浓度较低.
土壤磷素的流失中,有效磷的流失量占比很小,
这是因为试验土壤中速效磷含量很低,故流失的速
4613 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
效磷也较少. T1 ~ T8 处理水溶性磷占有效磷流失量
的比例分别为 84. 6% 、64. 6% 、67. 9% 、90. 5% 、
88郾 5% 、100% 、100% 、94. 7% ,其中 T4、T6、T7和 T8
处理流失的水溶性磷占有效磷流失总量 90%以上,
可以认为流失的水溶性磷即为各自土壤流失的有效
磷.尽管撂荒处理(T1)没有施肥,土体中有效磷的
含量较低,但其流失的有效磷量较多,这是因为地表
径流中有效磷的流失量不仅取决于其浓度的大小,
而且取决于水土流失量的大小,T1的径流量和侵蚀
泥沙量均最大,因而才出现上述结果.
2郾 2摇 典型次暴雨下不同生态种植模式下土壤磷素
地表流失特点
2011 年试验区各生态种植模式处理发生地表
径流次数相等,均为 17 次(间隔小于 24 h 的次降雨
产生的径流计为 1 次);然而,并不是每次产流的发
生都伴随着泥沙侵蚀,在 8 个处理中,携带有泥沙
(次降雨所含总泥沙量>1 kg)的地表径流发生次数
最多为 10 次,其中,梯田鄄油茶+稻草覆盖模式处理
(T6)侵蚀产沙次数仅为 3 次,分别发生在 5 月 4 日、
6 月 17 日和 6 月 25 日.为此,本文选择各生态种植
模式小区均有发生产流产沙现象的 2 次典型次暴雨
来分析磷素流失特点.
从表 3 可以看出,影响径流量、侵蚀泥沙量的因
素很复杂,不仅仅只有降雨量,还包括降雨强度、植
被覆盖、地面情况等. 本试验中,不同生态种植模式
处理产生的径流量、侵蚀泥沙量受降雨量影响较小,
与降雨量的相关性较小.在 6 月 17 日和 6 月 25 日
的降雨中,各处理径流量、侵蚀泥沙量排序均不相
同,说明相同降雨条件下生态种植模式对坡地径流
量、侵蚀泥沙量影响明显.
两次暴雨中,降雨量对不同处理水溶态磷、颗粒
磷流失量的影响不如降雨强度明显.与 6 月 17 日的
降雨情况相比,6 月 25 日降雨量变小、降雨强度明
显增大.尽管 6 月 25 日降雨量变小,但颗粒磷流失
量增加,水溶态磷 /颗粒态磷变小,说明降雨强度大
小明显影响土壤磷素流失形态变化,即随降雨强度
增大,径流迁移中的水溶态磷占颗粒磷的比例变小,
这种影响以影响颗粒磷流失量为主.
6 月 25 日各处理的总磷流失量明显高于 6 月
17 日,前者的流失量是后者的 1. 1 ~ 7. 9 倍.两次降
雨情况下土壤总磷流失量的差异主要由磷流失形态
差异所致,即水溶态磷 /颗粒态磷越小,总磷流失量
越大.总磷流失量也受雨强的影响,随着雨强的增
大,总磷流失量增加;不同生态种植模式处理总磷流
失量受降雨强度的影响程度有明显差异,并呈现一
定规律,当降雨强度变大时,T1 ~ T8处理的总磷流失
量分别增加 1. 38、1. 78、2. 20、0. 01、0. 07、0. 01、
0郾 02、0. 02 kg·hm-2,顺坡模式小区(T1 ~ T3)增加
值均>1,梯田模式小区(T4 ~ T8)均明显<1,且梯田
模式中覆盖度低的 T5小区增加值明显高于其他梯
田模式小区.
2郾 3摇 土壤磷素地表流失的时间分布特征
2011 年,湘南红壤丘陵区不同生态种植模式处
理水溶态磷素流失时期为3—11月;颗粒态的土壤
表 3摇 典型次暴雨下坡地土壤磷素地表流失特征
Table 3摇 Characteristic of phosphorus loss from sloped land under two typical storms
降雨日期
Rain date
降雨量
Rainfall
(mm)
处理
Treatment
径流量
Runoff
(m3·hm-2)
泥沙量
Sediment
( t·hm-2)
水溶态磷
DP
(kg·hm-2)
颗粒态磷
PP
(kg·hm-2)
水溶态磷 /
颗粒态磷
DP / PP
总磷
TP
(kg·hm-2)
06鄄17 67. 4 T1 187. 08 7. 33 0. 06 2. 26 0. 03 2. 32
T2 63. 70 0. 61 0. 02 0. 24 0. 07 0. 26
T3 82. 95 2. 15 0. 02 0. 65 0. 03 0. 67
T4 28. 00 0. 95 0. 02 0. 12 0. 18 0. 14
T5 141. 59 0. 53 0. 05 0. 28 0. 16 0. 32
T6 21. 70 0. 01 0. 01 0. 00 4. 33 0. 02
T7 34. 65 0. 02 0. 02 0. 01 1. 67 0. 02
T8 78. 05 0. 05 0. 03 0. 02 1. 38 0. 05
06鄄25 51. 0 T1 163. 96 11. 60 0. 06 3. 65 0. 02 3. 70
T2 124. 03 5. 56 0. 03 2. 01 0. 02 2. 04
T3 144. 02 8. 25 0. 04 2. 84 0. 01 2. 88
T4 58. 80 1. 12 0. 01 0. 14 0. 08 0. 16
T5 136. 75 0. 41 0. 04 0. 35 0. 12 0. 39
T6 16. 80 0. 02 0. 01 0. 01 0. 70 0. 02
T7 44. 10 0. 08 0. 02 0. 03 0. 72 0. 04
T8 63. 35 0. 13 0. 02 0. 04 0. 55 0. 07
561311 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 袁摇 敏等: 湘南红壤丘陵区不同生态种植模式下土壤磷素流失特征摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
磷素流失时期为 5—9 月,主要集中在 6—9 月.因为
水溶态的土壤磷素绝对量较颗粒态磷少很多,土壤
磷素流失绝大部分由颗粒磷的流失造成,因而,全年
土壤磷素地表流失也主要集中在颗粒态磷素流失较
多的 6—9 月,又以 6 和 8 月居多(图 1). 不同生态
种植模式下土壤磷素的流失在 6—9 月差异明显,期
间 T1 ~ T8 处理土壤径流磷素的流失量分别为
20郾 57、20. 39、12. 91、2. 04、7. 62、0郾 18、0. 47、0. 38
kg·hm-2,分别占全年总流失量的 99. 7% 、99. 7% 、
99郾 7% 、97. 6% 、99. 3% 、66. 2% 、89. 7% 、88. 8% ;其
流失量的大小顺序(T1,T2 >T3 >T5>T4,T6,T7,T8)与
总磷流失量以及侵蚀泥沙量顺序完全一样,这也再
次说明侵蚀泥沙量明显影响总磷流失量以及流失发
生的时间分布.
2郾 4摇 影响红壤坡地土壤磷素地表流失时间分布的
因素
2郾 4郾 1 降雨摇 降雨是坡地土壤磷素地表流失发生的
动力,因此,研究区降雨的时间分布决定着土壤磷素
地表流失的时间分布特征.邱尔发等[12]对不同土壤
复垦措施下山地麻竹林养分流失的研究认为,南方
由于较集中的季节性降雨,多雨月份养分流失总量
可占全年养分流失量的 90%以上. 因此,如何在这
一时期做好保水保肥工作,是实现有林坡地持续利
用的关键.
试验期间降雨量在年内分布极不均匀,呈“双
峰冶型变化趋势,上半年降雨主要集中在 5—6 月,
下半年降雨主要集中在 8—10 月,5—6 月和 8—10
月(共 5 个月)降雨量占全年降雨量的 69. 7% .从图
1 可以看出,土壤磷素地表流失总量主要集中在 6—
9 月,流失量发生的主要月份在多雨月份之内,但
6—9 月降雨量占 3—11 月降雨量的 52. 4% ,磷素流
图 1摇 不同生态种植模式下土壤磷素流失时间分布
Fig. 1 摇 Time distribution of phosphorus loss from sloped land
under different ecological planting patterns.
失量却占 99. 4% ,磷素月流失量与月降雨量并无正
相关关系;10 月的降雨量仅次于 6 月,高于 8 月,其
磷流失量却很低.结合多雨月份发生次降雨的降雨
强度来看,6、8 月磷素地表流失最多,与暴雨发生月
份(日降雨量>50 mm 的暴雨发生 4 次,6 月和 8 月
各 2 次)完全吻合,而 10 月虽然总降雨量大,但期间
发生次降雨的次数多,均是历时长、降雨强度很小的
小雨量次降雨.
降雨量和降雨强度均是影响湘南红壤丘陵区土
壤磷素地表流失时间分布的直接因素,尤其是日降
雨量>50 mm的暴雨对磷素地表流失影响甚大.
2郾 4郾 2 生态种植模式摇 坡地土壤养分迁移与流失的
影响因素很多,是一个复杂的物理化学过程[13] . 在
相同的降雨条件下,不同生态种植模式处理造成了
坡地径流量、侵蚀泥沙量以及其养分流失浓度的差
异[14-18] .土壤磷素在降雨条件下向土体外迁移不仅
取决于降雨条件,还与各生态种植模式小区所特有
的下垫面特征有很大关系,从而造成整个周年内磷
素地表流失随降雨过程呈现一定分布特征. 从图 1
可以看出,6、8 月是不同生态种植模式处理土壤磷
素流失量差异最大的月份,在这两个月,磷素流失量
居前 3 位的均是顺坡模式处理(T1、T2、T3),其次是
T5,其余 4 种梯田模式处理(T4、T6、T7、T8)土壤磷素
流失量远小于前者.出现上述结果的原因是:不同生
态种植模式处理在遇到降雨量多且降雨强度大的降
雨月份时,顺坡模式处理水土流失严重;梯田模式中
的 T5处理地表覆盖度低,水土流失程度其次,因而
T1、T2、T3、T5处理下的坡地土壤磷素流失主要分布
在这两个月;T4、T6、T7、T8处理下的坡地由于在整个
雨季地表覆盖度较大,且为梯田模式,均有效地降低
了暴雨条件下坡地产流产沙量剧增的现象,特别是
有效地拦截了颗粒态磷,从而使这些处理的磷素流
失时间分布曲线较平缓.
3摇 讨摇 摇 论
土壤磷素地表流失量结果表明:2011 年,研究
区不同生态种植模式处理土壤磷素地表流失总量从
大到小的顺序为 T1、T2 >T3 >T5 >T4、T6、T7、T8,常规
顺坡种植黄花菜模式小区(T2)与撂荒地(T1)间差
异不显著,撂荒处理(T1)与其他模式处理间差异极
显著(P<0. 01). 在湘南红壤丘陵区,农户在新垦坡
地种植黄花菜和苎麻等多年生经济作物时,为了图
简便和增加有效种植面积,往往采用顺坡种植方式,
在其建植早期,由于植被比较稀疏,水土和养分流失
6613 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
十分严重,本试验 T2和 T3处理的土壤磷素流失就非
常严重,而采用梯田模式种植花生处理(T4)的坡地
土壤磷素流失则少得多. 因此,应对农户多加引导,
改用梯田种植这些作物或种植生物篱,以减少水土
和养分流失.油茶是湘南红壤丘陵区的一种重要油
料作物,近年来各级政府非常重视发展油茶产业,新
垦了大量梯田种植油茶树.但在油茶树生长幼龄期,
由于植被覆盖度低,即使采用了梯田模式,其水土和
养分流失仍然十分严重(T5). 油茶树生长早期,在
梯面种植花生或牧草,可增加地面覆盖度,在有效利
用土地和增加收入的同时,可减少水土和养分流失;
如劳力紧张无法种植作物,采用稻草覆盖的方式既
可覆盖地面、减少水土和养分流失,又可保持土壤水
分和增加土壤有机质.因此,选用合理的种植方式可
很好地控制磷素流失,本研究和前人[19-20]的研究都
证实了这一点,本试验中梯田模式下 T6、T7、T8处理
均能有效减少坡地土壤磷流失且处理间差异已不明
显.撂荒地(T1)因缺乏植被的覆盖,水土流失特别
严重,即使没有施肥,其流失磷素总量也明显高于其
他处理,因此应尽量控制坡地撂荒初期的水土流失.
磷素流失形态分析表明:在 8 种生态种植模式
小区中,颗粒磷的流失量、总磷流失量和土壤侵蚀量
有同样的大小顺序,3 者的流失趋势保持一致,说明
侵蚀土壤仍是径流磷素的主要载体,这与袁东海
等[5]、李建华等[20]的研究结果一致. 不同生态种植
模式小区颗粒磷和水溶态磷流失情况对比表明,研
究区 T1 ~ T5处理下坡地磷素的流失形态以颗粒态
磷为主,T6处理下的坡地由于侵蚀泥沙量很少,以水
溶态磷为主,T7、T8处理下坡地颗粒磷流失量和水溶
态磷流失量相差不大.
典型次暴雨下不同生态种植模式下土壤磷素地
表流失特点分析表明:降雨量对磷素地表流失的影
响不如降雨强度明显,降雨强度通过影响颗粒磷的
流失量明显影响磷素地表流失形态,一般随降雨强
度增大,颗粒磷流失量增加,水溶态磷 /颗粒态磷变
小,这与前人研究结论[21-27]吻合;次暴雨对不同生
态种植模式小区总磷流失量的影响存在明显差异,
对顺坡模式小区(T1 ~ T3)影响最大,覆盖度低的 T5
处理其次,对其他梯田模式小区影响最小.
土壤磷素地表流失的时间分布特征及其影响因
素分析表明:土壤磷素地表流失主要集中在 6—9
月,又以 6、8 月占主导地位;降雨量和降雨强度均是
影响湘南红壤丘陵区土壤磷素地表流失时间分布的
直接因素,尤其是日降雨量>50 mm 的暴雨对磷素
地表流失影响甚大,这与 Nash 和 Murdoch[28]、Gbu鄄
rek和 Sharpley[29]的研究结果一致,认为土壤磷素的
流失主要集中在几次大暴雨过程中. 受不同生态种
植模式的影响,T1、T2、T3和 T5处理在遭遇 6 月和 8
月的强暴雨时水土流失严重,因而磷素地表流失就
主要分布在这 2 个月;T4、T6、T7和 T8处理由于整个
雨季地表覆盖度较大,且为梯田模式,均有效地降低
了暴雨条件下颗粒态磷剧增的现象,因此磷素地表
流失时间分布曲线相对平缓.
研究降雨对土壤磷素地表流失的影响时,由于
试验条件的限制,本试验没有采集次降雨产流产沙
的过程样,故不能研究水溶性磷和颗粒磷浓度随次
降雨产流时间发展的变化曲线,也就难以定量分析
土壤磷素随地表径流迁移的过程,降雨量、降雨强度
对土壤磷素地表流失影响的定性研究结果也有待于
在进一步深化研究中进行验证.
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作者简介摇 袁摇 敏,女,1988 年生,硕士研究生.主要从事红
壤生态学研究. E鄄mail: minmin88416@ 126. com
责任编辑摇 杨摇 弘
8613 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷