香溪河流域典型坡耕地氮磷流失機理研究.pdf

1、　　三峽庫區(qū)水環(huán)境質量是國內外普遍關注的焦點之一,控制污染物的來源是改善庫區(qū)水質的關鍵,隨著點源的有效治理,非點源污染問題凸顯,其中農業(yè)非點源是影響水環(huán)境質量的關鍵。坡耕地是農業(yè)非點源形成的“源頭”,屬于風險源類,其形成的機理和規(guī)律是非點源污染控制難點。本研究以香溪河流域為代表,選擇高風險源類—黃棕壤坡耕地為研究對象,基于野外原位人工模擬降雨徑流小區(qū)試驗和室內測試分析相結合,分析在不同的降雨和植被覆蓋條件下坡面降雨徑流的再分配特征和泥沙

2、侵蝕過程,研究氮磷隨徑流輸出過程和負荷流失規(guī)律,并提出香溪河氮磷的控制建議。主要的研究結果如下：
　　(1) 降雨徑流過程和泥沙侵蝕規(guī)律
　　人工模擬降雨下,供試土壤產生兩種徑流模式：地表徑流和壤中流,徑流曲線均基本表現(xiàn)為單峰型,雨強較大和植被覆蓋率較低時,降雨產流時間明顯提前。降雨徑流分配特征受雨強和植被覆蓋率的影響存在一定差異,隨雨強的增大,地表徑流量、徑流總量、泥沙侵蝕量均呈明顯的增加趨勢,而壤中流流量減少；隨覆蓋

3、率的增加,初始產流時間顯著延長,地表徑流量減少,侵蝕泥沙量顯著降低。
　　侵蝕泥沙含量與流量的變化過程基本一致,雨強越大,徑流泥沙峰值含量越大,峰值出現(xiàn)的時間越提前。各形態(tài)養(yǎng)分含量均表現(xiàn)為侵蝕泥沙>雨前表土>雨后表土,侵蝕泥沙對氮磷等養(yǎng)分的富集效應明顯,有機質和速效養(yǎng)分的富集率明顯高于總氮和總磷,其中總磷的富集率最小。土壤粒徑越小,養(yǎng)分的攜帶能力越強。
　　(2) 坡耕地氮素流失特征
　　不同雨強下,地表徑流氮素

4、養(yǎng)分均在降雨初期濃度較高,之后迅速減小并趨于小范圍波動的穩(wěn)定狀態(tài),壤中流中各形態(tài)養(yǎng)分在小范圍內波動,但無明顯的降低趨勢,平均濃度除NH4+-N外,壤中流中各形態(tài)氮素濃度均明顯高于地表徑流。中雨時地表徑流各形態(tài)氮素濃度高于大雨,而壤中流則表現(xiàn)出相反的規(guī)律,除NH4+-N外,大雨時的濃度明顯高于中雨,遠超出水體發(fā)生富營養(yǎng)化的臨界濃度。
　　除NH4+-N和大雨強的TN外,壤中流是氮素徑流養(yǎng)分輸出的主要途徑。隨著雨強的增大,TN徑流的

5、輸出負荷呈減小的趨勢,由0.725 kg·hm-2降低為0.549 kg·hm-2；而地表徑流中 TN 的輸出份額隨雨強的增大呈增加趨勢,在中雨時占流失貢獻率的36.52%,大雨時增加至57.64%。
　　綜合比較地表徑流、壤中流和泥沙3種養(yǎng)分流失途徑發(fā)現(xiàn)：隨雨強的增大,總氮的流失量增加,侵蝕泥沙的流失貢獻率由15.63%增大至51.33%,壤中流的流失貢獻率由53.55%減小至20.61%。隨雨強的減小,地表徑流中以溶解態(tài)流失

6、的氮素比例升 高,壤中流中均以溶解態(tài)為主。
　　降雨結束后TN和NH4+-N各土層養(yǎng)分均有一定的流失,NO3--N有向下層土壤累積的趨勢,NH4+-N的流失量遠低于NO3--N,因此NO3--N是土壤無機氮流失的主要成分。
　　(3) 坡耕地磷素流失特征
　　降雨過程中,地表徑流中TP和PP變化過程較為一致,呈波浪式起伏但無明顯降低趨勢,DP和DIP在降雨初期濃度較高,之后隨降雨持續(xù)迅速減小并逐步趨于穩(wěn)定；壤中流

7、中TP和PP在初期出現(xiàn)濃度峰值,之后迅速減小并趨于穩(wěn)定,DP和DIP則在降雨過程中均無明顯變化。不同雨強下地表徑流中TP和PP濃度遠高于壤中流, DP和DIP無明顯差異；雨強越大地表徑流TP、PP的平均濃度越高,DP、DIP無明顯差異,壤中流中不同形態(tài)的磷素在不同的雨強下差異并不顯著。各形態(tài)磷素的平均濃度均超出水體富營養(yǎng)化的閾值。
　　地表徑流對不同形態(tài)磷素徑流流失的貢獻率均達72.77%以上,可見土壤對磷素尤其對顆粒態(tài)磷具有較

8、強的濾減作用,對磷肥的施用應適當深施；地表徑流TP流失形態(tài)90%以上為PP,壤中流中PP和DP所占的比例相當；無論在地表徑流還是壤中流中,DIP占DP輸出的70%以上。
　　總磷的流失量隨雨強的增大由0.225 kg·hm-2 增至0.552 kg·hm-2,侵蝕泥沙和地表徑流的攜帶是磷素養(yǎng)分流失的主要途徑。
　　降雨后總磷和速效磷沿剖面的養(yǎng)分含量均明顯低于降雨前,表層養(yǎng)分含量的損失量最大,速效磷養(yǎng)分的損失比例比全量損失

9、比例大。
　　(4) 香溪河氮磷流失控制建議
　　香溪河流域控氮關鍵是減少壤中流的產生,控磷則需防止地表徑流和侵蝕泥沙的攜帶,因此對該流域非點源的治理要綜合考慮對氮磷的雙向控制,依據(jù)農業(yè)非點源產生在“源”、“匯”環(huán)節(jié)不同的特點,針對性地提出不同的控制措施。其中,“源”環(huán)節(jié)的控制措施包括：合理施肥、減少農田用水、坡改梯工程、土地利用結構調整等；“匯”環(huán)節(jié)主要包括：攔蓄初期徑流、排水溝渠凈化、河岸植被截獲和人工濕地等生態(tài)工程