全 文 ：土壤翻耕影响坡地磷流失试验研究 3
李裕元1 ,2 3 3 　邵明安1 ,2
(1 中国科学院地理科学与资源研究所 ,北京 100101 ;2 中国科学院水土保持研究所 ,
黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 ,杨凌 712100)
【摘要】　以黄绵土为试验材料 ,通过模拟降雨试验研究了翻耕与压实 (分别代表大田条件下土壤翻耕与免
耕两种休闲方式)条件下坡地土壤中不同形态 P 的流失特征. 结果表明 ,翻耕条件下 ,由于坡面产流产沙量
增加 ,流失径流中溶解态磷 (DP) 、泥沙浸提态磷 (SEP) 以及泥沙全磷 (STP) 的含量与流失量均明显增加 ,
增幅达 10 倍以上. P 的流失形态以泥沙结合态为主. 压实条件下 ,DP/ 生物有效磷 (BAP)与 BAP/ 径流总磷
( TP)比率分别为 15 %和 214 % ;而翻耕条件下 DP/ BAP 与 BAP/ TP 比率分别为 12 %和 216 %. 在黄土高
原地区实行免耕或者夏季留茬休闲 ,可有效降低坡地土壤与养分的流失量 ,有效遏制土壤退化 ,对于保护
下游水环境具有重要意义.
关键词 　P 流失 　模拟降雨 　坡地 　土壤翻耕 　土壤压实
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 03 - 0443 - 06 　中图分类号 　S157. 4 ,X501 　文献标识码 　A
Effect of soil tillage on phosphorus loss from slope land :An experimental study. L I Yuyuan1 ,2 ,SHAO Ming’
an
1 ,2 (1 Institute of Geographic Sciences and N atural Resources Research , Chinese Academy of Sciences , Beijing
100101 , China ;2 S tate Key L aboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the L oess Plateau , Institute of
Soil and W ater Conservation , Chinese Academy of Sciences , Yangling 712100 , China) . 2Chin. J . A ppl .
Ecol . ,2004 ,15 (3) :443～448.
Intensive soil erosion and nutrient loss from slope land not only resulted in the serious degradation of soil quality ,
but also threatened the water environment of the lower area. In this paper ,a simulated rainfall experiment with
loessial soil was conducted to study the characteristics of the loss of different phosphorus forms under the condi2
tions of tillage and compaction ( no2tillage) . The results showed that in comparing with compaction , tillage in2
creased the loss of dissolved P(DP) ,sediment extractable P(SEP) and sediment total P(STP) by 10 times due to
the increase of runoff and sediment amount . The forms of the lost P were mainly sediment2combined P ,and the
ratios of DP/ BAP and BAP/ TP in the lost runoff were 12 % and 2. 6 % under compaction ,and 15 % and 2. 4 %
under tillage ,respectively. The application of no2tillage or mulch2keeping fallow in Summer was effective to de2
crease soil and nutrient loss from slope land ,which would be effective and significant both to soil degradation pre2
vention and water environment protection in the lower area of Loess Plateau.
Key words 　Phosphorus loss , Simulated rainfall , Slope land , Soil tillage , Soil compaction.3 国家杰出青年基金项目 (40025106) 、国家自然科学基金重大项目
(90102012)和国家自然科学基金资助项目 (40371074) .3 3 通讯联系人. 现地址 :中国科学院地理科学与资源研究所陆地水
循环与地表过程重点实验室 ,北京 100101.
2002 - 09 - 06 收稿 ,2003 - 03 - 11 接受.
1 　引 　　言
我国丘陵山区占国土面积的 2/ 3 ,坡耕地占总
耕地面积的 3413 % ,土壤侵蚀严重、土地生产力水
平极其低下 ,水土流失与干旱并存 ,生态环境严重恶
化. 在黄土高原地区 , 坡耕地占总耕地面积的
7113 % ;在水土流失严重的黄土丘陵区 ,坡耕地约占
总耕地面积的 70 %～90 % ,其中 > 25°的坡耕地占
15 %～20 %[25 ] . 从热量资源来讲 ,黄土高原水土流
失区适合于一年两熟、两年三熟和一年一熟等多种
熟制[23 ] . 但由于土壤贫瘠、气候干旱、人均土地面积
较大和广种薄收粗放经营习惯等多种原因 ,该区域
仍以一年一熟制为主 ,许多坡耕地在夏收以后 ,经过
翻耕进行休闲 ,旨在恢复地力和增加雨季降雨的入
渗. 但由于表层土壤疏松 ,没有作物或残茬覆盖 ,往
往造成坡面产生大量的面蚀和细沟侵蚀 ,导致土壤
与养分的大量流失和坡地土壤质量的严重退化.
20 世纪 70 年代末 ,研究发现 P 是限制淡水生
态系统生产力的主要因素[22 ] . 坡耕地 P 的流失不仅
造成土壤质量的退化 ,对地表水体的水环境也构成
直接威胁 ,因而逐渐受到研究者的重视[10 ,11 ,24 ] . 基
于减少产流产沙与养分流失、或保护水环境等多种
目的 ,国内外均在坡面管理措施方面做了大量研究.
梯田具有最明显的减水减沙效益. 在黄土高原地区 ,
当 i30 (30 min 雨强) < 0128 mm·min - 1时 ,梯田的减
水减沙效益达 100 % ;而当 i30 > 0128 mm·min - 1
应 用 生 态 学 报 　2004 年 3 月 　第 15 卷 　第 3 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Mar. 2004 ,15 (3)∶443～448
时 ,减水减沙效益则随雨强的增大而减小[16 ] . An2
draski[3 ,4 ]的研究表明 ,与传统耕作法相比 ,深松、犁
耕种植和免耕等水土保持耕作法可分别减少总 P
( TP)流失量的 81 %、70 %和 59 % , TP 流失量与产
沙量呈正相关. Blevins 等[5 ]也得出近似的结论. 王
晓燕等[27 ]的研究表明 ,少耕免耕加秸秆覆盖可使年
径流量减少 5215 % ,土壤流失量减少 8012 %. 对坡
地采用玉米秸秆条带状覆盖 (带长 2～6 m、覆盖度
50 %)条件下 , > 0105 mm 的大颗粒泥沙会沉积于
覆盖区 ,而 85 %的细颗粒 ( < 01035 mm) 则会透过
覆盖带而流失 ,因此流出覆盖区泥沙的养分浓度要
高于流入的泥沙养分浓度 (1103～1129 倍) [2 ] . 由于
施肥增加了表层土壤中 P 含量 ,流失径流中 P 的含
量也明显增加[1 ,7 ,8 ,32 ,33 ] . 晏维金等[31 ]的研究表明 ,
施肥对溶解态生物有效磷影响很大 ,但对颗粒态生
物有效磷则无显著影响. 施肥方法试验表明 ,条施与
穴施 (深施 5 cm) 比表层混施明显减少有效磷的流
失量[19 ] . 采用植物篱 (plant hedge) 、草灌过滤带
(filting strip) 等措施来缓冲水流、拦截泥沙和增加
水分养分入渗也可起到减少养分流失的作用[9 ,30 ] .
从土地利用方式来看 ,农田 TP 的流失 > 草地 > 林
地[28 ] ,玉米地或休闲地 > 小麦地 ,草地的养分流失
很少[15 ] . 傅伯杰等[12 ,13 ]的研究表明 ,黄土丘陵区从
坡顶到坡脚采用农地2草地2林地的土地利用结构具
有较好的土壤养分保持能力. 可见采取各种水土保
持耕作法与坡面管理措施 ,对于控制水土流失、遏制
土壤退化、保护生态环境均具有重要意义. 有关坡耕
地休闲方式 (翻耕与免耕)对水分养分流失的对比研
究尚未见报道. 为此 ,本文通过室内模拟降雨试验研
究了土壤模拟翻耕与免耕休闲条件下坡地土壤与 P
的流失过程 ,以期从理论上探讨不同土壤状况下 P
的流失机理 ,为指导坡地农业生产和黄土高原生态
环境建设提供理论依据.
2 　研究区域与研究方法
211 　研究区域概况
试验区陕西省安塞县位于黄土高原强烈水土流失区 ,年
均气温 818 ℃,平均年降水量 54911 mm ,夏季 (7～9 月) 降
水量占年降水量的 55 %～60 %. 该区土壤主要为黄绵土 ,质
地为粉质壤土 ,休闲一年坡耕地 (前茬为玉米 Zea m ays L1)
耕层 0～20 cm 土壤实测容重为 1128 g·cm - 3 ,饱和持水量为
3914 %[20 ] ,翻耕以后土壤容重为 1110 g·cm - 3左右 ,饱和持
水量为 5011 %. 受大气环流特征与地形条件的影响 ,黄土高
原地区具有较多的暴雨天气 [34 ] . 暴雨条件下超渗产流是黄
土性土壤最基本的产流特点 [26 ] . 坡地土壤翻耕后 ,由于土壤
结构被破坏、结持性能丧失 ,在遭遇暴雨天气时极易引起强
烈的水土流失.
212 　试验条件
本试验在黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验
室进行 ,采用侧喷式人工降雨设备 ,喷头高度为 16 m ,率定
雨强为 1130 mm·min - 1 ,4 个处理压实 (3 d) 、压实 (6 d) 、翻
耕 (3 d) 与翻耕 (6 d) ) 的实测降雨强度分别为 1123、1129、
1135 和 1135 mm·min - 1 ,降雨历时 60 min 左右. 装土槽采用
实验室自行研制的移动变坡式钢槽 ,长、宽、深分别为 5 m、
015 m 和 015 m ,并排两个 ,试验坡度为 15°. 土槽装土深度为
40 cm ,分为上下两层 ,下层 20 cm 为不施肥的心土 ,上层 20
cm 为施肥的耕作层土壤. 供试土壤基本理化性质见表 1.
213 　研究方法
表 1 　供试土壤基本理化性状
Table 1 Basic physical and chemical properties of tested soil
土壤名称
Soil
土层 Layers
(cm)
有机质 OM
( %)
有效磷 AP
(mg·kg - 1)
全磷 TP
(mg·kg - 1)
p H 机械组成 Mechanical composition ( %)
2～50μm 50～2μm < 2μm
质地
Texture
黄绵土 0～20 01413 2137 49211 8147 2319 5810 1812 粉质壤土
Loessial soil 20～40 01386 1128 52513 8135 Silty loam
　　本试验设 1110 和 1130 g·cm - 3两个容重水平. 前者土壤
装入土槽后不经过压实处理 ,后者则经过均匀压实 ,分别模
拟大田条件下的土壤翻耕休闲 ( T) 与免耕休闲 (C) 两种耕作
状况. 所用磷肥为 KH2 PO4 ,施 P 量为 30 mg·kg - 1干土. 施肥
方法为混施 ,培养时间设 3 d 与 6 d 两个处理 ,具体方法为 :
称取一定量的 KH2 PO4 溶解于自来水后 ,用喷雾器均匀喷施
于风干土中 ,并控制土壤含水量在 7 %左右. 施肥土壤经充分
混匀后堆放于阴凉处 ,用塑料薄膜遮盖防止水分蒸发 ,培养
到预定时间以后装槽并进行人工降雨.
本试验中主要测定内容包括坡面产流过程中 (时间间隔
3～5 min)的产流产沙量、径流中溶解态磷 (dissolved phospho2
rus, DP) 、泥沙浸提态磷 ( sediment extractable phosphorus ,
SEP)与泥沙全磷 (sediment total phosphorus ,STP) 的含量. 具
体测定方法为 :取部分径流样 (100～200 ml) 用 0145μm 滤
膜或定量滤纸过滤 (滤去泥沙) ,滤液经硫酸酸化以后 (p H <
2) [29 ]用钼蓝比色法[6 ]测定径流中 DP 含量 ,所余径流样经静
置 48 h 后弃去上清液 ,并把泥沙样风干 ,测定 SEP 与 STP 含
量. SEP 采用 015 M NaHCO3 浸提2钼锑抗比色法测定 ,STP
采用 HClO42H2 SO4 消煮2钼锑抗比色法测定 [21 ] . 生物有效磷
(bio2available phosphorus ,BAP)与径流总磷 (total phosphorus ,
TP)含量或流失量由下式计算获得 :
BA P = S EP + D P (1)
T P = S T P + D P (2)
444 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
3 　结果与分析
311 　流失径流泥沙中不同形态 P 含量
试验表明 ,翻耕条件下 ,径流泥沙中各种形态 P
的含量都不同程度地高于压实处理. 其中 DP 含量
的增幅最大 ,平均由 0112 mg·L - 1上升到 0124 mg·
L - 1 ,增幅为 100 % ;SEP 与 STP 的平均含量也有一
定程度的升高 ,但增幅相对较小 ,分别增加了 26 %
与 7 %(表 2) . 从不同形态 P 含量随产流时间的动态
变化来看 ,无论翻耕与否 ,DP 均呈现持续增加趋势
(图 1a) . 由图 1b、c 可以看出 ,初始产流阶段 SEP 与
STP 含量具有明显差异 ,而且翻耕处理显著高于压
实处理 ,但随着产流时间的延续最终趋于一致.
表 2 　表层翻耕与压实条件下坡地径流泥沙中不同形态 P 平均含量
Table 2 Average content for different P forms in the lost runoff and sedi2
ment for tilled and compacted surface soil conditions
土壤状况
Soil
regime
培养时间
Incubation
time(d)
产流时间
Runoff2time
(min)
SEP
(mg·kg - 1)
DP
(mg·L - 1)
STP
(mg·kg - 1)
压实 3 48160 10164 0117 52112
Compaction 6 47142 9184 0110 50710
平均 Average 48101 10120 0112 50911
翻耕 3 49100 13167 0130 55311
Tillage 6 49100 12153 0121 55814
平均 Average 49100 12187 0124 54414 图 1 　表层土壤翻耕与压实对坡地流失径流泥沙中溶解态磷 (DP) 、泥沙浸提态磷 (SEP)以及泥沙全磷 (STP)含量动态变化的影响Fig. 1 Impact of tillage ( T) and compaction ( P) for surface soil on thecontent change of dissolved phosphorus(DP) ,sediment extractable phos2phorus( SEP) and sediment total phosphorus ( STP) as a function ofrunoff2yielding time.312 　P 流失量与流失过程特征由于翻耕条件下坡面产流量与土壤流失量的急剧增加 ,各种形态 P 的流失量也明显增大. 比较发现 ,翻耕处理各种形态P的流失量要比压实处理平
表 3 　表层土壤翻耕与压实对坡地产流产沙量以及不同形态 P流失总量的影响
Table 3 Impact of till and compaction for surface soil on the total quantity of runoff( RQ) ,sediment( SQ) ,SEP,DP, BAP and TP lost from slope land
土壤状况
Soil regime
培养时间
Incubation time (d)
产流量 RQ
(m3·hm - 2)
产沙量 SQ
(t·hm - 2)
SEP
(g·hm - 2)
DP
(g·hm - 2)
BAP
(g·hm - 2)
TP
(kg·hm - 2)
压实 Compaction 3 13810 9146 99140 20112 11915 4189
6 9818 6100 58123 8123 66146 3101
平均 Average 11814 7173 78182 14118 92199 3195
翻耕 Tillage 3 52912 74149 997163 148116 114518 40150
6 50910 65149 804152 103196 90815 35195
平均 Average 51911 69199 90111 126106 1027113 38123
图 2 　表层土壤翻耕 ( T)压实 ( P)对坡地流失径流中 DP、SEP、BAP 以及 TP 累积流失量动态变化的影响
Fig. 2 Impact of tillage ( T) or compaction ( P) for surface soil on the change of accumulated DP ,SEP ,BAP & TP of as a function of runoff2yielding
time.
5443 期 　　　　　　　　　　　　　　李裕元等 :土壤翻耕影响坡地磷流失试验研究 　　　　　　　　　　　
表 4 　土壤翻耕与压实条件下坡地不同形态 P累积流失量的回归方程
Table 4 Regressive equations of accumulated amount of different P forms as a function of runoff time from slope land for till and compaction condi2
tions
P 形态
P forms
翻耕 Till age (6 d)
回归方程 Eq1 样本数 n 相关系数 R2 翻耕 Till age (3 d)回归方程 Eq1 样本数 n 相关系数 R2
DP Y 1 = 112097 t 111477 21 019985 3 3 Y 1 = 215312 t 110448 21 019953 3 3
SEP Y 2 = 914454 t 111045 21 019750 3 3 Y 2 = 111937 t 11133 21 019881 3 3
BAP Y 3 = 101688 t 111091 21 019798 3 3 Y 3 = 141421 t 111204 21 019892 3 3
TP Y 4 = 013474 t 111662 21 019867 3 3 Y 4 = 014535 t 111498 21 019898 3 3
P 形态
P forms
压实 Compaction (6 d)
回归方程 Eq1 样本数 n 相关系数 R2 压实 Compaction (3 d)回归方程 Eq1 样本数 n 相关系数 R2
DP Y 1 = 010004 t 216754 13 019904 3 3 Y 1 = 010199 t 117641 13 019687 3 3
SEP Y 2 = 010063 t 213019 13 019640 3 3 Y 2 = 010377 t 119614 13 019553 3 3
BAP Y 3 = 4 t 　 　　　 13 110000 3 3 Y 3 = 010565 t 119144 13 019593 3 3
TP Y 4 = 01001 t 119994 13 019629 3 3 Y 4 = 01005 t 117293 13 019673 3 3
方程中 Y 1、Y 2、Y 3 与 Y 4 依次为流失径流中 DP、SEP、BAP 与 TP 的累积流失量 , Y 1～ Y 2 单位为 g·hm - 2 , Y 4 单位为 kg·hm - 2Variables Y 1 ,
Y 2 , Y 3 and Y 4 in the eq1indicate the the accumulated amount of DP ,SEP ,BAP and TP in the lost runoff with units g·hm - 2 ( Y 1～ Y 3) and kg·hm - 2
( Y 4) 1 ; t 为坡面产流时间 Independent variable t indicates runoff2yielding time (min) 1 3 3 P < 01011
均高出一个数量级 (表 3) ,其中 SEP 为 1114 倍 ,DP
为 819 倍 ,BAP 为 11 倍 , TP 为 917 倍 ,而产流量增
加的倍数平均仅为 414 倍 ,养分流失量的增加速度
显然要高于产流量的增加速度 ,表明二者不是线形
关系 ;但养分流失量的增加速度与产沙量增加速度
较为一致 (翻耕处理产沙量为压实处理的 911 倍) ,
因此坡地养分流失量与泥沙流失量的关系更为密
切. 从养分流失量的累积过程线 (图 2) 来看 ,翻耕处
理的流失量显著高于压实处理 ,但不同形态 P 的累
积过程随产流时间的变化趋势基本一致 ,均可以拟
合为幂函数方程 ,经统计检验相关性均达到极显著
水平 (表 4) .
4 　讨 　　论
411 　径流泥沙中不同形态 P 的含量
一般认为 ,径流中的溶解态无机磷是水生生物
可以随时吸收利用的 P 成分[14 ] ,对水体的富营养化
具有最直接的影响 ,而受纳水体中 P 负荷的增加以
及有害藻类的过度繁殖均与从农业区域随径流迁移
的肥料 P(主要为无机磷) 含量增加密切相关[11 ,14 ] .
由表 2 可以看出 ,施肥条件下流失径流中 DP 的平
均浓度 (0110～0130 mg·L - 1) 显著超出水体 (湖泊)
富营养化的标准 ———0107 mg·L - 1 [17 ] ,因此坡地农
田施肥对于下游水环境的富营养化具有很大威胁 ,
尽管随着磷肥与土壤作用时间的延长土壤中 P 有
效性在逐渐降低 ,流失径流中 DP 的浓度因而也有
一定程度的降低 ,但流失量的减小并不十分明显. 与
此同时 ,由于随径流流失的 P 更多地存在于泥沙之
中 ,泥沙在下游水体中的沉积还会在水或微生物的
作用下逐渐释放出来 ,并成为水体的潜在 P 来源 ,
对水环境污染具有潜在危险[18 ] . 因此 ,控制与减少
坡地农田径流与泥沙的输出 ,不仅可有效防止土壤
退化、改善水土流失区的生态环境 ,而且对于保护下
游水环境也具有重要意义.
从不同形态 P 含量随产流时间的动态变化来
看 ,DP 含量随产流时间持续增加的原因主要在于径
流2土壤的作用时间延长所导致的土壤 P 解吸量的
增加[31 ] ,而 SEP 与 STP 含量的动态变化则不同 ,二
者主要受径流泥沙含量与泥沙颗粒组成的影响. 随
产流时间的延长 ,坡面流速与产流量逐渐增大、径流
挟沙能力增强 ,因而径流对泥沙的分选性能逐渐降
低 ,各种粒级的土壤颗粒同时随径流流失 ,因此泥沙
中 SEP 与 STP 的含量逐渐升高 ,最终趋于坡地原位
土壤的含量. 翻耕条件下由于坡面土壤抗冲性差以
及产流强度上升较快[20 ]等原因 ,面蚀与细沟侵蚀均
有明显增强 ,径流所挟带的泥沙从产流开始即与坡
地土壤之间具有更为接近的颗粒组成与养分含量水
平 ,因此产流过程中 SEP 与 STP 含量的变化较小.
而压实处理则不同 ,由于降雨入渗率高、坡面产流强
度上升相对较为缓慢 ,因而初始产流阶段径流泥沙
中养分的含量相对较低.
412 　不同形态 P 的流失量及其比例关系
41211 不同形态 P 的流失量 　由表 3 可以看出 ,各
种形态 P 的流失总量均随产流产沙量的增加而增
加 ,可见坡地养分的流失与坡面径流与土壤的流失
具有密切关系 ,控制坡地养分的流失首先应控制土
壤的流失. 但从肥料流失率来看 , BAP 的流失总量
在施肥量中所占的比例并不是很大 ,压实处理为
0113 % ,翻耕处理有较大增加 ,但也仅为 114 % (表
5) ,说明面蚀条件下次降雨过程中磷肥的流失率并
不是很高 . TP流失量与施肥量的比值较高 ,达到
40 % ,但是 TP 中的主要成分属于非有效态磷 ,所以
644 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
表 5 　表层土壤翻耕与压实对不同形态 P流失比例的影响
Table 5 Impact of tillage( T) and compaction( C) for surface soil on the
ratios for different P forms( %)
土壤状况
Soil regime
培养时间 (d)
Incubation time
DP/ BAP BAP/ TPP BAP/ FP
压实 3 16183 2144 0117
Compaction 6 12139 2121 0109
平均 Average 15125 2135 0113
翻耕 3 12193 2183 1159
Tillage 6 11144 2153 1126
平均 Average 12127 2169 1143
FP :肥料磷施用量 Indicates the application amount of fertilizer phos2
phorus(72 kg·hm - 2) 1
TP/ FP 比率的高低并不能代表肥料流失率的高低.
尽管如此 , TP 的流失仍是土壤肥力的重大损失 ,因
为非有效态磷主要存在于土壤粘粒之中 , P 的损失
在很大程度上也反映了粘粒的损失. 雨季休闲特别
是伏耕休闲很容易造成坡地养分的大量流失 ,从而
导致土壤肥力的退化. 本试验是在室内模拟降雨条
件下进行的 ,坡型为直型坡 ,坡长也较短 (5 m) ,地
表为完全平整状态 ,降雨过程中土壤侵蚀主要以面
蚀为主. 在野外自然降雨条件下 ,由于休闲农田翻耕
过程中所留犁筏的作用 ,坡面很容易产生汇流作用 ,
坡面侵蚀方式也很容易由面蚀发展为沟蚀 ,土壤侵
蚀量及养分流失量可能更大.
从两个施肥培养时间处理结果比较来看 ,随着
培养时间的延长 ,各种形态 P 的流失量也有不同程
度的减少 ,其中以 DP 的减少最为明显 ,压实条件
下 ,培养 6 d 时 DP 总的流失量要比 3 d 减少 60 % ,
翻耕条件下也减少了 30 %. 这说明培养时间的延长
可以有效降低溶解态磷随径流的流失 ,但由于 DP
在 STP 中所占的比例较小 , P 的主要流失形态为泥
沙结合态 ,培养时间对 P 流失总量的影响程度要远
远小于土壤状况的影响.
41212 不同形态 P 的流失比例关系 　表层土壤翻耕
与压实状况不仅影响到 P 流失量 ,对于不同形态 P
之间的比例关系也有较为明显的影响. 由图 3 可以
看出 ,在整个产流过程中 ,翻耕条件下 DP/ BAP 的
比率明显降低 ,说明在翻耕条件下 BAP 的流失形态
主要是 SEP ,直接以 DP 流失的比例相对减少 ;而压
实条件下直接以 DP 流失的比例相对较高. 从 BAP/
TP 的动态变化来看 ,与 DP/ BAP 的变化特征不同 ,
翻耕条件下 BAP/ TP 的比率明显升高 ,但是随产流
时间的变化很小 ,在整个产流过程中一直比较稳定 ,
而压实条件下 ,在产流初期 BAP/ TP 比率较低 ,但
随着产流时间的延长逐渐升高 ,最终也趋于稳定. 这
一特征与坡地产流过程中径流对坡面的侵蚀程度以
及由此导致的径流含沙量的变化有密切关系 . 在压
图 3 　表层土壤翻耕与压实对坡地不同形态 P 流失比例动态变化的
影响
Fig. 3 Impact of tillage ( T) or compaction ( C) for surface soil on the
change of the ratios DP/ BAP and BAP/ TP as functions of runoff2yield2
ing time.
实条件下 ,坡地表层土壤较为紧实 ,颗粒间的摩擦阻
力较大 ,因而土壤的抗冲性增强 ,随着土体容重的增
大侵蚀量显著下降[35 ] ,加之压实条件下降雨入渗量
增加、产流量减小 ,径流的含沙量也相对降低[19 ] . 翻
耕条件下由于上述原因坡地的产流产沙量较高 ,
SEP 的流失量相对增大 ,从而导致 DP/ BAP 的降
低 ;同时 ,由于径流对土壤颗粒的分选性差 ,STP 含
量相对降低 ,而翻耕条件下 BAP/ TP 升高. 翻耕条
件下由于产流强度上升很快 ,径流所挟带的泥沙与
坡地土壤之间的颗粒组成与养分含量均较为接近 ,
因此 BAP/ TP 比率随产流时间的变化不明显. 由表
5 可以看出 ,翻耕可使 DP/ BAP 比率降低约 3 个百
分点 ,占压实处理的 1915 % ;而 BAP/ TP 的比率增
加 0134 个百分点 ,占压实处理的 1415 %. 但由于翻
耕以后 DP 与 SEP 总的流失量增加较多 ,尽管 DP/
BAP 与 BAP/ TP 的比率有不同程度增减 ,并不表明
翻耕以后养分的流失状况得到了改善 ,而是翻耕更
进一步加剧了 P 的流失. 由此可以推断 ,在黄土高
原地区如实行免耕或者夏季留茬休闲 ,土壤容重与
紧实度增大、抗冲性增强 ,可以有效地降低土壤与养
分的流失量 ,不仅能有效保护地力、控制土壤退化速
度 ,对于保护下游水环境也具有重要意义.
5 　结 　　论
模拟降雨试验表明 ,翻耕与压实状况对坡地土
壤中不同形态 P 的流失具有显著影响. 翻耕条件
下 ,由于土壤产流产沙量的增加 ,流失径流中 DP、
SEP 以及 STP 的含量与流失量均显著增加 ,增加幅
7443 期 　　　　　　　　　　　　　　李裕元等 :土壤翻耕影响坡地磷流失试验研究 　　　　　　　　　　　
度高达 10 倍以上.
压实条件下 ,DP/ BAP 与 BAP/ TP 比率分别为
15 %和 214 % ;翻耕条件下 DP/ BAP 与 BAP/ TP 比
率分别为 12 %和 216 % ,DP/ BAP 比率降低 20 % ,
BAP/ TP 比率则增加了 1415 %. 这主要是由于泥沙
结合态 P(包括 SEP 与 STP) 流失量的显著增加. 无
论翻耕与否 ,P 的流失形态均以泥沙结合态为主.
雨季休闲特别是伏耕休闲很容易造成坡地养分
的大量流失 ,导致了土壤肥力的退化. 因此 ,在黄土
高原地区对坡耕地实行免耕或者夏季留茬休闲 ,可
以有效地降低土壤与养分的流失量 ,保护地力和遏
制土壤退化的速度.
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作者简介 　李裕元 ,男 ,1965 年生 ,博士 ,主要从事土壤物理
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@163. com.
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