全 文 ：侵蚀泥沙、有机质和全氮富集规律研究 3
张兴昌 3 3 　邵明安
(中国科学院2水利部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 ,陕西杨凌 712100)
【摘要】　在自然降雨下 ,研究降雨、坡度、耕作和施肥对侵蚀泥沙、有机质和全 N 富集率的影响 ,分析土壤和泥
沙颗粒组成、富集与泥沙有机质和全 N 富集的关系 ,揭示土壤有机质和全 N 在泥沙中的富集规律. 结果表明 ,泥
沙粘粒的富集导致有机质和全 N 的富集 ,泥沙粘粒、有机质和全 N 富集率分别平均为 1. 77、2. 09 和 1. 61. 土壤
侵蚀模数与泥沙有机质和全 N 富集率呈显著的负相关关系 ,降雨、坡度、施肥和耕作措施对泥沙有机质富集作
用的影响是通过减少土壤侵蚀模数来实现的 ,减少土壤侵蚀的措施可增加泥沙有机质和全 N 的富集.
关键词 　泥沙 　有机质 　全 N 　富集
文章编号 　1001 - 9332 (2001) 04 - 0541 - 04 　中图分类号 　S14311 ,S15711 　文献标识码 　A
Enrichment of organic matter and nitrogen in eroded bedloads. ZHAN G Xingchang and SHAO Mingan ( S tate Key
L aboratory of Soil Erosion and Dryf arming on L oess Plateau , Yangling , S haanxi 712100) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,
2001 ,12 (4) :541～544.
Under natural rainfall ,the influences of rainfall ,slope gradient ,tillage and fertilization on the enrichment ratio ( ER) of
organic matter (OM) and total nitrogen ( TN) in eroded bedloads and the relationship between the ER and the composi2
tion of eroded bedloads was analyzed. The results showed that the enrichment of clay ( ERclay) resulted in the enrich2
ment of OM and TN ,and the average value of ERclay ,EROM and ERTN under different slope gradients was 1177 ,2109
and 1161 ,respectively. The soil erosion module was negatively correlated with EROM and ERTN . The measures for soil
erosion may increase the EROM and ERTN affected by rainfall ,slope gradient ,tillage and fertilization.
Key words 　Bedload , Organic matter , Nitrogen , Enichment .
　　3 中国科学院知识创新工程项目 ( KZCY22411) 和国家杰出青年科
学基金资助项目 (400251060) .
　　3 3 通讯联系人.
　　2000 - 03 - 20 收稿 ,2000 - 07 - 10 接受.
1 　引 　　言
Gregory[3 ]的研究表明 ,土壤细颗粒易在径流液中
传输. Cogo [2 ]认为侵蚀泥沙由团聚体和不同粒径土壤
颗粒组成 ,内聚土粒 (cohensive soil)通常以团聚体形式
存在 ,反之非内聚土粒 (uncohensive soil)以土壤颗粒存
在. 侵蚀结果往往导致了泥沙粘粒的富集和所吸附化
学元素的富集[1 ] . 侵蚀泥沙粉粒和粘粒的富集 ,使原
地土壤与泥沙有机 N 组成存在差异 ,造成泥沙有机 N
矿化与原地土壤的不同. 早期的研究表明[1 ] ,绝大部
分土壤有机质和有机 N 多与粉粒和粘粒结合.
有机质和有机 N 组成与土壤颗粒组成相关 ,侵蚀
泥沙与原地土壤颗粒组成上存在截然不同 ,因而有人
也进行这方面的研究. 然而 ,在研究泥沙颗粒与土壤颗
粒组成关系方面 ,仍存在较大分歧. 黄丽[4 ]的研究表
明 ,紫色土坡地流失的泥沙中 < 20μm 的颗粒大量富
集 ,而河道泥沙的组成中以 20～200μm 的颗粒为主 ,
其粒径分布更接近于坡地表土 ; Neibling[6 ]的研究表
明 ,侵蚀坡面和河道泥沙组成均以 < 30μm 颗粒大量
富集. 除了分析手段不相同外 ,原地土壤颗粒组成和降
雨强度等是造成研究结论不一致的重要原因[3 ] .
因此 ,在黄土丘陵区 ,研究降雨、坡度、耕作、施肥
和土壤对侵蚀泥沙、有机质和全 N 富集的影响 ,在此
基础上 ,分析和研究不同坡度土壤和泥沙中颗粒组成 ,
目的在于揭示侵蚀泥沙、有机质和全 N 的富集规律.
2 　研究方法
211 耕作、施肥试验
1)耕作 　试验于 1998 年 3 月至 10 月在中国科学院安塞
水土保持综合试验站山地耕作实验场进行. 1992 年建成试验小
区 60 个 ,小区水平投影面积 4m ×10m ,坡向北偏东 82°. 小区四
周用水泥板围埂 ,相邻小区留 50cm 人行道 ,土壤为黄绵土. 耕
作处理 3 个 :水平沟耕作、传统耕作和裸地对照 ;坡度处理为
10°、20°、25°和 30°4 个 ;供试作物谷子. 试验共用小区 12 个.
　　2)施肥 　小区设计同耕作小区. P 肥作为肥底 ,用量每小
区 2kg 过磷酸钙 (含 P2O5 11. 8 %) . 处理为高 N 和低 N 两个水
平 ,高 N :种肥每小区 0. 3kg 硝酸铵 ,追肥每小区 1. 7kg 硝酸
铵 ;低 N : 种肥每小区 0. 3kg 硝酸铵 ,追肥每小区 0. 7kg 硝酸
铵. 并用 3 个 25°坡度小区安排对照处理 ,不种作物 ,处理为不
施 NP 肥、高 N 和低 N ,供试作物谷子 ,传统耕作 ,共用小区 30
应 用 生 态 学 报 　2001 年 8 月 　第 12 卷 　第 4 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Aug. 2001 ,12 (4)∶541～544
个 ,重复 2 次.
212 N、P 配合试验
小区水平投影面积为 3m ×6. 7m ,坡向东偏北 10°. 小区四
周用水泥板围埂 ,相邻小区留 50cm 人行道 ,土壤为黄绵土 ,小
区 20 个分上下两排水平排列. 1997 年种植谷子 ,1998 年试验
小区供试作物黄豆. 试验处理为 : N0 P0 、N0 P1 、N0 P2 、N1 P0 、
N1 P1 、N1 P2 、N2 P0 、N2 P1 、N2 P2 和对照 10 个 , 2 次重复. NP 用
量 :N0 不施肥 ,N1 施 55. 2kg N·hm - 2 ,N2 施 110. 4kg N·hm - 2 .
N 肥为尿素 ; P0 不施 P 肥 , P1 施 45kg P2O5·hm - 2 , P2 施 90kg
P2O5·hm - 2 . P 肥为过磷酸钙 (含 P2O5 11. 8 %) . P 肥作种肥 1
次施入 ,尿素 1/ 5 作种肥 ,4/ 5 作追肥 ,于 7 月 1 日穴施.
213 不同坡度侵蚀试验
建设 6 个不同坡度径流小区 ,坡度依次为 0°、5°、10°、15°、
20°和 25°,小区投影面积为 1. 5m ×4. 0m ,坡向东偏北 12°. 每小
区四周用砖块砌封 ,深度 1. 5～3. 0m 不等 ,保证每小区水平地
面以下 1. 5m 以内土壤水分不发生侧渗.
以上所有试验小区均下放连接径流桶 ,收集降雨和冲刷后
流入的泥沙.
214 　样品测定
每次产流前 ,测定 20cm 表层土壤水分并采土样供分析用.
产流结束后 ,混匀泥水 ,采集 1L 泥水样烘干测定泥沙浓度. 采
集 2～5L 泥水样 ,加 3～5 滴 1mol HCl·L - 1 ,2～3 滴甲苯 ,过滤
水样 ,泥样阴干后保存. 利用自记雨量器 ,自动记录试验期间的
降雨过程. 土壤、泥沙中有机质测定用重铬酸钾氧化2外加热
法 ,全 N 用半微量开氏法 ,土壤和泥沙颗粒组成采用 GB278452
87 森林土壤颗粒组成测定法测定.
3 　结果与分析
311 　降雨、坡度对泥沙有机质和全 N 富集率的影响
最大 30min 雨强 I30可反映降雨侵蚀特征[10 ] ,但
所有降雨并不完全引起产流 ,将降雨划分为侵蚀性暴
雨和非侵蚀性暴雨. 从这一点出发 ,Wischemeier 提出
了降雨侵蚀力 (rainfall erosivity)概念 [5 ] . 20 世纪 40 年
代初 ,Ellison、Bisal 和 Laws 发现降雨侵蚀力与能量有
关 ,1958 年 Ellison 将降雨侵蚀力 R 定义为降雨动能 E
与 I30的乘积[10 ] . 鉴于 E 值取值的困难 ,在黄土丘陵沟
壑区 ,江忠善[5 ]用 P·I30代替 E·I30 ,也能很好地反映降
雨侵蚀特征. 随降雨侵蚀力 R 增大 ,泥沙有机质和全
N 的富集率逐渐减少 (表 1) ,当 R 分别达到 1. 85、
6173、7120 和 16. 75mm2·min - 1时 ,不同坡度泥沙有机
质富集率 ( EROM)和全 N 富集率 ( ERTN)的平均值依次
为 2131、2. 09、1. 63、1. 36 和 1. 62、1. 61、1. 42、1. 31 ;
坡度也是影响泥沙有机质和全 N 富集的一个重要因
素 ,坡度与泥沙有机质和全 N 富集率的相关系数分别
达到 - 015446 3 3 和 - 0. 5298 3 3 ,坡度愈小富集率愈
大. 在相同降雨情况下 ,坡度愈大 ,坡面对径流的阻力
减少 ,径流流速增大 ;同样 ,在坡度一致情况下 ,降雨侵
蚀力 R 愈大 ,径流流速愈大 ,表明降雨侵蚀力和坡度
对泥沙有机质和全 N 富集的影响是通过直接调节径
流流速和径流阻力来实现的.
表 1 　降雨、坡度与泥沙有机质和全 N富集率的关系
Table 1 Enrichment ratios of organic matter and total nitrogen in bedloads
affected by rainfall and slope gradient
日期
Date
(month·
day)
坡 　度
Slope
(°)
R
(mm2·
min - 1)
有机质 OM
原地土壤
Soil
(g·kg - 1)
泥沙
Bedload
(g·kg - 1)
ER
全 NTN
原地土壤
Soil
(g·kg - 1)
泥沙
Bedload
(g·kg - 1)
ER
6123 25 6. 73 4. 4 6. 1 1. 39 0. 41 0. 53 1. 29
20 4. 6 8. 0 1. 74 0. 36 0. 61 1. 69
15 4. 4 7. 9 1. 80 0. 37 0. 55 1. 49
10 3. 3 9. 1 2. 76 0. 33 0. 58 1. 76
5 3. 4 9. 3 2. 74 0. 31 0. 56 1. 81
7106 25 1. 85 4. 3 7. 2 1. 67 0. 39 0. 56 1. 44
20 4. 5 9. 7 2. 16 0. 35 0. 51 1. 46
15 4. 4 9. 1 2. 07 0. 35 0. 52 1. 49
10 3. 0 8. 6 2. 87 0. 33 0. 58 1. 76
5 3. 3 9. 1 2. 76 0. 31 0. 59 1. 90
7112 25 16. 75 4. 2 5. 8 1. 38 0. 39 0. 52 1. 33
20 4. 2 6. 1 1. 45 0. 34 0. 48 1. 41
15 4. 3 6. 0 1. 40 0. 34 0. 44 1. 29
10 2. 9 6. 2 2. 14 0. 32 0. 40 1. 25
5 3. 3 5. 8 1. 76 0. 30 0. 38 1. 27
8102 25 7. 20 4. 1 5. 8 1. 41 0. 35 0. 44 1. 26
20 4. 1 4. 9 1. 20 0. 32 0. 41 1. 28
15 4. 2 5. 0 1. 19 0. 32 0. 46 1. 44
10 2. 9 4. 8 1. 66 0. 31 0. 44 1. 42
5 3. 2 4. 3 1. 34 0. 28 0. 47 1. 68
312 　耕作对泥沙有机质和全 N 富集的影响
水平沟耕作在坡面形成沟垄相间的微地貌 ,在有效
地拦蓄径流和泥沙的同时 ,增加了泥沙有机质和全 N
的富集.水平沟耕作泥沙有机质和全 N 富集率平均高
达 1. 99 和 2. 73 ,比传统耕作高 13. 1 %和 12. 9 %(表 2) .
同理 ,随坡度的减少 ,不同耕作措施泥沙有机质和全 N
富集率逐渐增大 ;在传统耕作方式下 ,作物小区 EROM和
ERTN平均为 1. 76 和 2. 42 ,分别比裸地高 49. 2 %和
30. 1 %.在不同坡度上 ,水平沟耕作和植被覆盖是减少
土壤侵蚀的一个重要因素 ,通过对径流和泥沙的阻挡 ,
减少了水土流失 ,泥沙和径流量平均减少 25. 0 %和
7. 2 %.泥沙的流失量显然与泥沙有机质和全 N 富集有
关 ,相关分析表明 , EROM和 ERTN与泥沙流失量的相关
系数达 - 0. 9064 3 3 和 - 0. 8865 3 3 ,表明坡面侵蚀量愈
小 ,泥沙有机质和全 N 富集率愈高.
上述结果表明 ,在坡地上 ,减少侵蚀的因素 (耕作 ,
坡度)均不同程度地增加泥沙有机质和全 N 的富集 ,
对径流阻碍作用愈强 ,径流与土壤颗粒相互作用愈大 ,
泥沙有机质和全 N 富集率愈高. 在不同程度上 ,这些
因素的减蚀作用明显大于泥沙养分的富集 ,因此 ,减少
侵蚀的因素可减少土壤有机质和全 N 的流失 ,但由于
泥沙养分富集作用的存在 ,这些因素对减少养分流失
的作用得到消弱.
245 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　12 卷
表 2 　水平沟耕作与泥沙全 N、有机质富集
Table 2 Total nitrogen and organic matter enrichment affected by level
trench tillage
坡度
Slope
(°)
耕 　作
Tillage
有机质 Organic matter
土壤
Soil
(g·kg - 1)
泥沙
Bedload
(g·kg - 1)
ER 比裸地增加
Increasing
( %)
全 N Total nitrogen
土壤
Soil
(g·kg - 1)
泥沙
Bedload
(g·kg - 1)
ER 比裸地增加
Increasing
( %)
10 Ⅰ 3. 22 8. 13 2. 52 42. 4 0. 192 0. 739 3. 85 65. 9
Ⅱ 3. 01 9. 06 3. 01 70. 1 0. 193 0. 847 4. 39 89. 2
Ⅲ 3. 10 5. 50 1. 77 - 0. 224 0. 519 2. 32 -
20 Ⅰ 3. 06 7. 54 2. 46 89. 2 0. 212 0. 656 3. 09 33. 8
Ⅱ 3. 05 8. 43 2. 76 112. 3 0. 175 0. 712 4. 07 76. 2
Ⅲ 3. 36 4. 37 1. 30 - 0. 195 0. 451 2. 31 -
25 Ⅰ 2. 92 6. 03 2. 07 88. 2 0. 192 0. 512 2. 67 53. 4
Ⅱ 3. 16 7. 56 2. 39 117. 3 0. 205 0. 597 2. 91 67. 2
Ⅲ 3. 03 3. 33 1. 10 - 0. 207 0. 361 1. 74 -
30 Ⅰ 2. 65 3. 72 1. 40 37. 3 0. 198 0. 382 1. 93 19. 1
Ⅱ 2. 78 4. 13 1. 49 46. 1 0. 195 0. 406 2. 08 28. 4
Ⅲ 3. 06 3. 12 1. 02 - 0. 218 0. 353 1. 62 -
平均 Ⅰ 2. 96 5. 22 1. 76 49. 2 0. 199 0. 481 2. 42 30. 1
Ave2 Ⅱ 3. 00 5. 97 1. 99 68. 6 0. 192 0. 525 2. 73 46. 8
rage Ⅲ 3. 13 3. 69 1. 18 - 0. 211 0. 392 1. 86 -
Ⅰ.传统 Conventional tillage ,Ⅱ.水平沟 Level tillage ,Ⅲ.裸地Bare land.
313 　施肥对泥沙有机质和全 N 富集的影响
表 3 结果表明 ,高 N 与低 N 处理对土壤有机质和
全 N 含量影响基本一致 :高 N 处理小区土壤有机质、
全 N 含量均显著大于低 N 处理 ,并随坡度增大 ,土壤
有机质、全 N 含量均呈下降趋势 ,其中高 N 处理比低
N 处理平均高 8. 4 %和 18. 6 % ,对照小区无显著变化.
表明 ,N 肥用量大的小区土壤有机质和全 N 含量相对
较高在所有坡度上 ,高 N 处理泥沙有机质和全 N 含量
明显大于低 N 处理 ,平均增大 5. 5 %和 11. 4 %. 高 N
处理与低 N 处理泥沙有机质和全 N 富集率差异不明
显 ,均随坡度的增大呈下降趋势.
表 3 　硝酸铵施用对泥沙有机质、全 N及其富集率的影响(g·kg - 1)
Table 3 Enrichment ratios of organic matter and total nitrogen in bedloads
affected by applying NH4 NO3
坡度
Slope
(°)
处　理
Treatment
有机质 OM
土壤
Soil
泥沙
Bedload ER
全 N Total N
土壤
Soil
泥沙
Bedload ER
10 低 N Low N 3. 22 7. 93 2. 46 0. 192 0. 739 3. 85
高 N Hight N 3. 46 8. 13 2. 35 0. 191 0. 826 4. 32
20 低 N Low N 3. 06 6. 93 2. 26 0. 212 0. 656 3. 09
高 N Hight N 3. 61 7. 54 2. 09 0. 258 0. 723 2. 80
25 低 N Low N 2. 92 5. 65 1. 93 0. 192 0. 512 2. 67
高 N Hight N 3. 14 6. 03 1. 92 0. 247 0. 662 2. 68
30 低 N Low N 2. 65 3. 61 1. 36 0. 198 0. 382 1. 93
高 N Hight N 2. 64 3. 72 1. 41 0. 249 0. 403 1. 62
平均 低 N Low N 2. 96 4. 94 1. 67 0. 199 0. 481 2. 42
Average 高 N Hight N 3. 21 5. 21 1. 62 0. 236 0. 536 2. 27
25 (CK) 无 N No N 2. 88 3. 19 1. 11 0. 193 0. 365 1. 89
低 N Low N 2. 95 3. 16 1. 07 0. 198 0. 347 1. 75
高 N Hight N 2. 79 3. 27 1. 17 0. 196 0. 375 1. 91
　　当 N 分别为 N0 、N1 和 N2 时 ,泥沙有机质含量平
均为 6. 26、7. 37 和 9. 59g·kg - 1 ,富集率分别为 1. 96、
2. 07 和 2. 59 ,全 N 含量为 0. 465、0. 559 和 0. 676g·
kg - 1时 ,富集率依次为 1. 75、2. 23 和 2. 62 ;当 P 分别
为 P0 、P1 和 P2 时 ,泥沙有机质含量平均为 7. 72、7. 70
和 7. 79g·kg - 1 ,富集率分别为 2. 04、2. 25 和 2. 32 ,全
N 含量为 0. 542、0. 562 和 0. 596g·kg - 1时 ,富集率依
次为 2. 08、2. 08 和 2. 45 (表 4) ,表明在土壤养分含量
差异不明显情况下 ,随着 N 用量的增加 ,泥沙有机质
和全 N 含量显著提高. 同理 ,泥沙养分富集率也呈类
似变化规律 ,进一步证明径流阻力与泥沙养分富集关
系的可靠性 ;而随 P 用量的增加 ,泥沙有机质和全 N
含量及其富集率提高不显著. NP 处理作物小区泥沙
有机质和全 N 含量及其富集率均比裸地大.
表 4 　N、P配合对泥沙有机质、全 N含量和富集率的影响(g·kg - 1)
Table 4 Enrichment ratios of organic matter and total nitrogen in bedloads
effected by N, P fertilization
处 　理
Treatment
有机质 OM
土壤 Soil 泥沙 Bedload ER
全 N Total
土壤 Soil 泥沙 Bedload ER
N2P2 3. 60 9. 74 2. 71 0. 226 0. 682 3. 02
N2P1 3. 68 9. 04 2. 46 0. 280 0. 660 2. 36
N2P0 3. 86 9. 99 2. 59 0. 275 0. 686 2. 49
N1P2 3. 16 6. 94 2. 20 0. 240 0. 581 2. 42
N1P1 3. 95 7. 60 1. 92 0. 255 0. 586 2. 30
N1P0 3. 63 7. 56 2. 08 0. 260 0. 510 1. 96
N0P2 3. 27 6. 70 2. 05 0. 275 0. 524 1. 91
N0P1 3. 14 6. 46 2. 38 0. 280 0. 440 1. 57
N0P0 3. 87 5. 61 1. 45 0. 242 0. 431 1. 78
CK 3. 19 4. 45 1. 39 0. 250 0. 357 143
　　化肥用量显著影响作物生长 ,用量大的生物产量
相对较高 ,植被覆盖度大. 作物生长状况显著影响泥沙
流失及养分富集. 相关分析表明 ,地上部产量与泥沙有
机质 和 全 N 富 集 率 相 关 系 数 为 0. 7573 3 和
018287 3 3 ;而与土壤有机质和全 N 流失量的相关系
数分别为 - 0. 9021 3 3 和 - 0. 8877 3 3 . 表明随 N、P 用
量的提高 ,作物地上部生物量显著增大 ,减少了水土流
失 ,同时增加泥沙有机质和全 N 的富集 ,从一定程度
上 ,使作物减少土壤有机质和全 N 流失得到削弱. 其
原因在于 :降雨、土壤、地貌等条件相对一致时 ,植被覆
盖度愈大 ,植被对坡面径流阻力愈大 ,土壤侵蚀量愈
小.一方面 ,由于坡面径流阻力增大 ,表土与径流相互
作用时间延长 ,土壤养分与径流更能充分发生作用 ,吸
附于土壤表面的有机质和有机 N 更易向径流扩散和
解吸 ,泥沙中有机质量和全 N 含量相应提高 ;另一方
面 ,径流流速的下降 ,使径流携带泥沙粗颗粒沉积 ,泥
沙细颗粒含量增大. 据有关研究报道[7～9 ] ,有机质和
有机态 N 主要与土壤细颗粒结合 ,泥沙细颗粒的富集
必然使有机质和全 N 的含量增高.
314 　泥沙有机质、全 N 富集与颗粒组成的关系
业已证明 ,侵蚀泥沙趋于粘粒的富集和所吸附的
化学元素富集[7 ] ,在自然降雨条件下 ,黄绵土泥沙细
颗粒的富集结果表明 (表 5) ,泥沙 > 10μm 的颗粒含量
均比原地土壤含量低 ,降低的比例随坡度减少而增大 ;
在泥沙中 < 10μm 的颗粒含量富集 ,当坡度从 25°到
5°,其富集率分别为 1. 64、1. 56、1. 77、1. 58 和 2. 00 ,呈
增加趋势 ,同理 , < 1μm 的粘粒富集率则分别为 1. 47、
1. 68、1. 77、1. 85 和 2. 06 ,呈严格递增趋势. 从而说明
黄绵土侵蚀泥沙颗粒的富集主要以 < 1μm 的粘粒富
3454 期 　　　　　　　　　　　　　　　张兴昌等 :侵蚀泥沙、有机质和全 N 富集规律研究 　　　　　　　　　
集为主. 随坡度的降低 ,侵蚀径流与表层土壤颗粒作用
时间延长且充分 ,土壤细颗粒易随水流失 ,泥沙细颗粒
富集程度提高.
当坡度分别为 25°、20°、15°、10°和 5°时 ,侵蚀泥沙
有机质的富集率分别为 1. 39、1. 74、1. 80、2. 76 和
2174 ,全 N 的富集率分别为 1. 29、1. 69、1. 49、1. 76 和
1181 (表 1) . 显然 ,侵蚀泥沙粘粒的富集与有机质和全
N 富集呈正相关关系 ,相关系数分别为 0. 8894 3 3 和
0. 8486 3 3 . 表明泥沙有机质和全 N 在泥沙中的富集
现象主要由侵蚀泥沙粘粒富集造成 ,而坡面水蚀动力
学特性决定了侵蚀径流优先搬运较细土粒 ,侵蚀是泥
沙养分富集的动力和条件. 在坡面水流过程中 ,径流对
土壤颗粒的选择是以物理作用为主 ,与土粒结合的有
机质和占有机态 N ,不可能有较强的化学反应发生 ,因
此 ,进一步研究土壤与泥沙中不同颗粒组成中有机质
和有机态 N 的含量 ,将更直接地揭示泥沙有机质和全
N 的富集规律.
坡度与侵蚀泥沙粘粒、有机质和全 N 的富集率相
关关系表明 ,随坡度的降低 ,侵蚀泥沙粘粒、有机质和
全 N 富集率逐渐增大 ,相关系数分别为 - 019832 3 3 、
- 0. 9395 3 3 和 - 0. 8146 3 3 . 尽管随坡度的下降 ,侵蚀
泥沙量逐渐减少 ,但由于侵蚀泥沙养分的富集与缓冲
作用 ,在一定程度上增加了土壤养分的流失. 因此 ,坡
度对侵蚀泥沙养分流失的影响作用得到了缓解.
表 5 　原地土壤与侵蚀泥沙颗粒组成的关系
Table 5 Particle sizes of original soils and erosive bedloads
坡度
Slope
(°)
土壤/ 泥沙
Soil/ bedload
土壤泥沙颗粒组成 Particle distribution
> 10μm < 10μm 5～10μm 2～5μm 1～2μm < 1μm
25 土壤 Soil 78. 4 21. 6 2. 3 2. 1 1. 3 15. 9
泥沙 bedload 64. 5 35. 5 4. 5 5. 5 1. 5 23. 0
20 土壤 Soil 72. 2 27. 8 5. 5 4. 5 1. 5 16. 3
泥沙 bedload 56. 5 43. 5 7. 7 6. 3 2. 1 27. 4
15 土壤 Soil 77. 6 22. 4 2. 6 2. 4 1. 3 17. 1
泥沙 bedload 60. 3 39. 7 4. 0 4. 5 1. 0 30. 2
10 土壤 Soil 69. 1 30. 9 5. 3 6. 7 1. 2 17. 7
泥沙 bedload 51. 3 48. 7 6. 3 8. 7 1. 0 32. 7
5 土壤 Soil 72. 4 27. 6 2. 5 6. 5 1. 3 17. 3
泥沙 bedload 44. 9 55. 1 5. 7 12. 3 1. 5 35. 6
4 　结 　　论
411 　当坡面水分入渗速率小于降雨强度时产生径流 ,
径流是坡面土壤泥沙流失的动力和载体 ,径流在坡面
传递过程实际上是径流与坡面土壤颗粒相互作用的过
程.在这个过程中 ,径流首先选择性的携带土壤细颗
粒.因此 ,与原地土壤相比 ,泥沙中细颗粒特别是粘粒
含量显著增加 ,结果导致泥沙粘粒的富集. 由于土壤有
机质和全 N (主要为有机 N) 多与土壤细颗粒结合 ,泥
沙粘粒的富集导致泥沙有机质和全 N 的富集. 而泥沙
有机质和全 N 的富集率受径流流速和侵蚀模数双重
因素影响 ,径流流速和侵蚀模数愈小 ,泥沙有机质和全
N 富集率愈高. 坡度、耕作、施肥和降雨侵蚀力直接或
间接地影响径流流速和侵蚀模数 ,因而 ,这些因素对泥
沙养分的富集产生显著的影响.
412 　当降雨侵蚀力 R 分别达到 1. 85、6. 73、7. 20 和
16. 75mm·min - 1时 ,不同坡度泥沙 EROM和 ERTN的平均
值依此为 2. 31、2. 09、1. 63、1. 36 和 1. 62、1. 61、1142、
1. 31 ;降雨侵蚀力和坡度对泥沙有机质和全 N 富集的影
响通过直接调节径流流速和径流阻力来实现.
413 　水平沟耕作泥沙有机质和全 N 富集率平均高达
1. 99 和 2. 73 ,比传统耕作高 13. 1 %和 12. 9 % ;在传统
耕作方式一致情况下 ,作物小区 EROM和 ERTN平均为
1. 76 和 2. 42 ,分别比裸地高 49. 2 %和 30. 1 %.
414 　当 N 分别为 N0 、N1 和 N2 时 , EROM 为 1. 96、
2107 和 2. 59 ,ERTN为 1. 75、2. 23 和 2. 62 ;当 P 分别为
P0 、P1 和 P2 时 , EROM为 2. 04、2. 25 和 2. 32 , ERTN为
2. 08、2. 08 和 2. 45.
415 　泥沙粘粒的富集导致有机质和全 N 的富集 ,侵
蚀泥沙粘粒的富集与 EROM和 ERTN呈正相关关系 ,相
关系数分别为 0. 8894 3 3 和 0. 8486 3 3 .
致谢 　关瑞浚、马炳召和翟连宁参加部分野外试验和室内分析
工作 ,中国科学院安塞水土保持综合试验站提供试验场地.
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作者简介 　张兴昌 ,男 ,1965 年 10 月生 ,博士后 ,副研究员 ,硕
士导师. 主要从事水土保持与土壤 N 素营养关系研究 ,发表论
文 40 余篇. E2mail : zhangxc @ms. iswc. ac. cn
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