全 文 ：应 用 生 态 学 报 年 月 第 卷 第 期
, , 一
不同农作方式下红壤坡耕地土壤磷素流失特征 ‘
袁东海 , 王兆蓦“
’
陈 欣‘ 郭新波‘ 张如 良,
‘ 浙江大学农业生态研究所 , 杭州 浙江省兰溪市水土保持监督站 , 兰溪
摘要 研究了 种农作方式红壤坡耕地土壤 素流失特征 结果表明 , 红壤坡耕地土壤 素的坡面流失
主要通过径流和推移质 种方式 顺坡农作处理径流流失 素的比例占土壤全 流失量的 , 通过
推移质流失的 素和径流流失的 素基本相当 , 其它处理土壤 素的流失主要 以径流方式流失 , 流失量
占土壤全 流失量的 一
,
在流失的土壤 素中 , 泥砂结合态占多数 , 其比例为 一
, 其中有效 的流失基本上通过径流方式 与传统的顺坡耕作的坡耕地利用方式相比 , 其它 种不
同农作措施均有控制和防治土壤 素流失的作用 , 能减少 流失总量 一 , 水平土埂
、
等高
农作措施 、休闲措施效果优于水平草带
、
水平沟农作措施 土壤 素流失时间主要集中在 一 月 , 占全年
土壤 素流失量的 巧 一
关键词 土壤 素 坡耕地 水土流失 农作方式
文章编号 一 一 一 中图分类号
, 文献标识码
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引 言
土壤 素的流失是造成水体富营养化的重要
原因 ’
, ’ 〕研究土壤 素的流失途径 、 流失规律和
流失形态 , 合理施用磷肥 , 采用合适的工程措施和农
作方式控制缓坡耕地水土流失和 土壤 素流失 已
引起人们的普遍关注一些研究结果表明
, 地表径流
和土壤侵蚀是土壤 素流失的主要途径 土壤 素
流失的物理形态主要为水溶态和泥沙结合态 土壤
坡面流失的 中生物有效性 素和水溶性 素是
导致水体富营养化直接原因 也有学者认为流失的
泥沙中微团聚体养分含量较高 , 在水土流失过程中 ,
沉积的泥沙中往往有养分 包括土壤 素 富集现
象 对于如何控制坡耕地土壤 素的流失 , 一些学
者研究了传统耕作和保护性耕作土壤及 素的流
失情况 , 认为保护性农作方式能减少土壤流失和总
的流失量 , 但增加了水溶性 的流失量 , 也有学者
认为 , 实行免耕的坡耕地里 , 因土壤侵蚀量的减少 ,
土壤 素流失的形态 主要为水溶态 是植物生长
必需的营养元素 , 也是土壤重要的组成成分 由于部
分红壤坡耕地资源的不合理利用 , 土壤侵蚀较为严
重 , 土壤养分循环失调 , 土壤贫瘩 , 土壤缺 现象严
重 施用化学磷肥是补充土壤 素的重要手段 , 但
是由于过量和不合理 的施用以及水土流失的影响 ,
的流失问题严重 , 并 已经导致河流和湖泊富营养
化的严重生态环境问题
· ’, , 〕研究红壤地 区坡地
土壤 素的流失规律 , 采用合理的农作措施 , 防止
和控制红壤坡地 素流失 , 提高土壤 素的利用
率 , 对于提高土壤肥力和生产力 , 保护其下游流域的
‘ 国家自然科学基金重点资助项目
, , 通讯联系人
一 一 收稿 , 一 一 接受
应 用 生 态 学 报 卷
水资源不受农业非点源污染 , 有着重要的意义 本研
究以浙江省兰溪市水土保持监督站径流场红壤缓坡
耕地为研究对象 , 从合理利用坡耕地资源 , 控制土壤
素流失角度出发 , 探索不同农作方式下土壤 素
的流失特征 , 为合理选择具有控制水土流失减轻土
壤 素流失的保护性农作方式提供理论依据和实
践措施
研究地区与方法
自然概况
试验区设在浙江省兰溪市水土保持监督站径流场 该径
流场位于浙江省中部偏西 , 金衡盆地北缘 , 钱塘江上游 , 属亚
热带季风气候区 , 年均降雨量 一 , 降雨量分布
极不均匀 , 主要集中在 一 月份 年平均温度为 ℃ ,
大于 ℃的年均积温为 ℃ , 土壤类型为第四纪红 色
乳土和其它基岩发育的地带性红壤 , 地形地貌为低丘坡 岗
地
·
试验设计
径流小区设置在同一坡面上 , 长 , 宽 , 面积为
, 坡度 巧
’ , 坡向东偏南 , 有界 下设室 内沉沙池 , 其出
口 处安装一个 “ ” 型薄壁三 角堰 , 高度 , 最大流量为
· 一 , 并安装 型 日 自记水位计和搪瓷水准
尺 试验时间为 年 一 月
,
试验共设 个处理 处理 , 休闲 , 其上植被为草本植
被 , 植被状况 良好 处理 , 等高土埂 , 在坡长方向每隔
设一土埂 , 宽 。 , 高 , 并夯实 处理 , 水平草带 , 于
坡长方向每隔 设一草带种植区 , 宽度为 , 用于种植
百喜草 咖 吻 处理
, 水平沟 , 于坡长方向每
表 径流小区所在地 年降雨 和降雨俊蚀力《
隔 设一水沟 , 宽 , 深 处理 , 对照区 , 顺坡农
作 处理 , 等高农作 , 在坡长方向每隔 设一等高坡面
供试径流小区土壤为第四纪红色豁土发育的红壤 , 土壤
理化性质基本相近 , 有机质平均
· 一 ’, 全 ’
一 , 碱解氮
· 一 ‘ , 全 以 计 为
·
一 ‘ , 速效磷 以 计
· 一 ‘ , 全 以 计
· 一 , 缓效钾 以 计
· 一 ‘ , 速效钾 以
计 ’ 一 ‘ , 土壤质地为壤质粘土 除休闲处理径流
小区不种农作物和不施肥料以外 , 其它径流小区农作物种植
方式为油菜一 大豆 轮作 油菜播种时间为 年 月 中
旬 , 中耕后穴播 , 按
· 一 用量 , 将尿素与土 杂粪掺
和 用于覆盖 水平草带处理径流小 区 年 月 日左
右播种百喜草 月中旬油菜收割后播种大豆 , 穴播 , 按
’ 一 用量将过磷酸钙与土杂粪混和 , 用于覆盖 , 苗齐后
于 月上旬锄草 次
测定方法
径流量用 型 日自记水位计观测 根据 日自记水位
计记录及水池面积
、
三角堰出 口 高度 , 以 次降雨过程为单
位 , 测定逐次降雨的径流量和径流历时 悬移质测定于沉沙
池出口 处 或沉沙池中 , 取出 径流液 , 置于试剂瓶
中 , 加盖 , 静置 周 , 倒去上部清液 , 洗 出悬移质 , 烘干称重 ,
计算悬移质浓度 , 然后根据径流量的测定结果计算悬移质的
流失量 与此同时取出 径流液 , 置于塑料瓶 中 , 加
浓硫酸 , 带回实验室用于分析
于径流结束后 , 放完径流液 , 取出推移质 , 风干 , 称重 , 测
其含水量 , 计算推移质流失量 降雨量 型 自记虹吸式雨
量计 自行测定 , 并辅以 型人工雨量计人工测定
,
降雨侵
蚀力则根据 自记雨量记录结果求出 最大雨强 ,
采用 降雨侵蚀力的求算公式计算
, 泣
恶 时间
降雨
降雨浸蚀力
· · · 一 · 一
,
土壤含水量用烘干法测定 植被覆盖度用垂直投影
法 测定 推移质全 用 熔融铝锑抗 比色法 , 测定
推移质速效磷用
· 一 ‘ 浸提 , 铂锑抗 比色
法【’测定 径流液中全 的含量用浓 一 水杨酸消煮后 ,
铝锑抗比色法测定 ’〕径流中水溶性磷的含量用 。 滤
膜过滤后 , 铝锑抗 比色法测定 径流中生物有效磷的测定用
一 ’ 浸提径流液 , 过滤铝锑抗比色法测定〔‘
表 不同农作措施坡耕地土坡 寮年流失 ,
惫 五卜 扭 “
慧 休闲 等高土埂 水平草带 水平沟 顺坡拼作 等高耕作际恤 翻 跳 肋 阮吻 吵 俪曲
结果与分析
不同农作措施坡耕地土壤 素年流失量
不同处理的坡耕地径流小区 的年流失状况见
表 从表 可以看出 , 不同处理坡耕地径流小区坡
径流量 、
推移质
·
玩 一 石
悬移质 吨
·
时 ‘
总磷 吨时 ‘ 一 , 肠之 一
推移质全碑 夕
·
时
径流全碑砂
·
, 乃
倒 回 加职 翻 圃 仆 回 味娜卜助当沼沙 叼圃 坛叩比秘、即 件 咖却俪七
耕地 年流失量差异显著 , 顺坡处理土壤总 流失
量 推移质全 径流全 最大 , 其次为水平沟处理
和水平草带处理 , 再次为等高农作处理 、 等高土埂和
期 袁东海等 不同农作方式下红壤坡耕地土壤磷素流失特征
生‘,, 目
‘,苦
⋯
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︵乍三。助乙留另叫水瑞
休闲处理 推移质全 流失量和径流全 流失量也
有同样的趋势 顺坡农作处理径流全 流失量 占土
壤总 流失量的 , 水平草带为 , 水平
沟为 , 休闲为 , 等高为 , 水平土埂
为 , 不 同处理坡耕地 流失以径流流失为
主 与顺坡耕作处理土壤 素年流失总量相 比 , 水平
草带处理能减少土壤 素流失总量的 , 水
平沟耕作处理能减少土壤 素流失总量的 ,
等高处理能减少土壤 素流失总量的 , 休闲
处理能减少土壤 素流失总量的 , 等高土埂
处理能减少 土壤 素流失总量 的 由此可
见 , 水平沟 、 水平草带 、 等高耕作 、 等高土埂 、 休闲等
农作方式均具有明显减少土壤 素流失的效果 等
高处理 、休闲处理和等高土埂处理效果较好 , 其主要
原因是这些处理能有效减少泥砂流失量和径流产生
量 , 从而减少了随同泥砂和径流流失的 的流失量
表 不同农作措施坡耕地 的流失形态
比
· 一
理为 , 水平草带处理为 巧 , 水平 沟处理
为 , 顺 坡 农 作 为 , 等 高 农 作 为
、
推移质流失的全 和径流液流失的全 表
现出同样的趋势 在这两段时期内 , 不同农作措施处
理坡耕地土壤 素流失总量 、 推移质磷素流失量 、 径
流磷素流失量有明显 的不同 , 其中以顺坡耕作处理
的坡耕地流失量最大 , 其次为水平草带和水平沟耕
︸︷一
理目
【
休闲 等高土埂 水平草带 水平沟 顺坡耕作
肠 盯 哭 肠 艺 盆 等高耕作
总
泥沙态磷
水溶态磷
、 卜 , 、 、、 印 、 下同
,
不同农作措施坡耕地 的流失形态
从表 中可以看出 , 坡耕地 的流失形态主要
为泥砂结合态和水溶态 , 在不 同农作措施处理坡耕
地泥砂结合态 素的流失量 土壤 素流失总量 一 水
溶态 素的流失量 占土壤总 流失量的比例 休闲
处 理 平 均 为 ” , 等 高 土 埂 处 理 平 均 为
, 水平草带处理平均为 , 水平沟处
理为“ , 顺坡农作平均为 , 等高农作
为
,
由此可见 , 不同处理坡耕地 素的流失
形态以泥砂结合态 占多数 , 这 与多数学者有关坡地
土壤 素流失形态的研究结论基本一致 但和本研
究径流小区土壤 素的研究结论不一样 这是 因为
尽管这些径流小区都施用了化学氮肥和磷肥 , 但是
由于径流小区的土壤为红壤 , 红壤酸性较强 , 极易固
定外源 素 , 而酸性的红壤阳离子交换量较小 , 不易
吸持氮肥中的铰离子和硝酸根离子 。
坡耕地土壤 素流失时间变化规律
从土壤 素流失的时间变化规律来看 图
土壤 素流失主要发生在 一 及 月份 , 这两段时
期不同农作措施处理土壤 素流失量 占全年土壤
素流失总量 比例 休闲处理为 , 等高土埂处
时间 石
图 不同农作方式红壤坡耕地各种 流失时间变异
四 笼
休闲 川 等高埂 , 班 水平草带 ‘ ,
水平沟 , 顺坡耕作 , 等高耕作 肠 。
总 、 , 推移质磷 , 径 流磷
、 , 水溶性磷 ,
作处理的坡耕地径流小区 , 再次为等高耕作和休闲
处理及等高土埂处理坡耕地
坡耕地推移质土壤 素富集状况
应 用 生 态 学 报 卷
一些研究结果报道 , 在坡耕地水土流失形成的
推移质中养分元素有不 同程度的富集现象 , 本研究
中也得到类似结果 表 与径流小因里土壤相 比 ,
不同农作方式处理的坡耕地流失的推移质全 富集
系数 推移质全 含量 原状土壤全 含量 休闲 、
等高土埂 、 水平草带 、 水平沟 、顺坡农作和等高农作
表 不同农作方式坡耕地推移质土坡 素富集系数
卜
默 休闲 等高土埂 水平草带泳 浏 揭 川 水平沟用 洲 山出 顺坡农作山 卜 等高农作阮 士
全礴仲
速效磷
一
, 竹 , 卜巧 袄他 下同朴 目。
处理平均值分别为 一、 一 、 、 、 和
速效磷的富集系数 推移质速效磷含量 原状
土壤速效磷含量 休闲 、 等高土埂 、 水平草带 、 水平
沟 、顺坡耕作和等高农作等处理分别为 、 、
、 和 富集的主要原因是 土壤在发生
侵蚀时 , 往往表层土壤发生剥离运移 , 而表层土壤受
施肥和农作及植被因素的影响 , 养分含量较高 , 和原
状土壤相 比 , 这些剥离运移的土壤形成的侵蚀泥沙
推移质和随后沉淀的悬移质 往往会出现养分富集
现象 富集系数的大小还会受降雨量 、 降雨强度和推
移质的沉积特征 颗粒组成 的影响 从富集系数的
大小来看 , 速效磷往往富集程度较大 , 表明速效磷往
往更容易随表层土壤流失
不同处理坡耕地径流生物有效磷流失状况
表 不同处理坡耕地径流生物有效磷流失盆
往 军
· 一
流失量 一休闽 一 等高王埂 水平草蒂一种百一下和下一菊藏
为仍是小流域坡地生态系统物质迁移的热点问题
因研究试验条件 如土壤 、植被 、施肥和农作措施 所
得 , 研究结论有所不同 本研究结果表明 , 在坡耕地
中虽然土壤 素的流失以径流流失为主 , 但由于红
壤地区外源 素 如施用 肥 极易被土壤 固定 , 土
壤 素的流失形态仍为泥沙结合态 , 这一点和该地
区试验径流小区的氮素流失结论不同 由于 流失的
素极易造成水体富营养化 , 采用合适的农作措施
是控制土壤 素流失 的重要手段 , 通过几种农作措
施的比较研究表明 , 同顺坡农作措施处理相 比 , 其它
农作措施因具有明显的截留推移质和径流的作用 ,
因而通过径流和泥沙形式流失的土壤 素流失量明
显下降 水平沟 、 水平草带 、休闲 、 等高土埂和等高农
作均具有控制土壤流失 素的作用 素在土壤 中
的行为复杂 , 研究不同试验条件下 , 特别是施用化学
磷肥后土壤 素坡面流失途径 、 流失形态以及不同
农作方式条件下土壤 素的流失特征 , 对于揭示土
壤 素的流失机制 , 采用合适的农作措施控制土壤
素的流失意义重大
参考文献
】孟拐
全
有效碑人们】
】 肠 傲 抑 洲 饥 。 山
, ,
钓 翼
加只 际 以
从表 可 以看 出 , 不 同处理的坡耕地径流生物
有效 流失量 占径流全 流失量的比例 休闲处理
为 , 等高土埂处理为 , 水平草带处
理为 , 水平沟处理为 , 顺坡农作处
理为 , 等高农作处理为 由此可见 ,
径流流失的 素主要为生物有效磷 采用合适的农
作措施 , 控制径流流失在一定程度上 可 以控制生物
有效磷的流失
一
白红英 ,
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唐克丽 , 以
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陈 欣 , 一 王兆赛 , ‘
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讨 论
坡耕地的土壤养分流失是造成土壤贫瘾 、 水体
非点源污染的重要原因 由于 素是造成水体富营
养化的直接原因 , 目前研究 素在土体中的迁移行
作者简介 袁东海 , 男 , 年生 , 副教授 , 博士 , 现在南京大
学污染控制与资源化国家重点实验室从事博士后研究工作 ,
主要从事湿地生态和保护研究 , 发表论文 余篇
一
卿