不同措施对坡地产流产沙和氮磷迁移的控制作用研究

本研究通过野外径流小区定点观测2007～2011年澄江尖山河小流域烤烟坡耕地水土流失特征，并以室内人工降雨模拟试验为补充，研究水土保持工程措施和水土保持生物林草措施相较于对照削减产流产沙和控制氮磷水平及垂直迁移的作用，进一步分析了坡地产流产沙动态过程，坡地降雨径流过程，坡地产流产沙与降雨强度，产流时间与施肥水平的关系。揭示了水土保持措施对坡地水土流失及氮磷迁移的控制效应，这对山区治理水土流失及面源污染，指导生态建设有重要的意义。本研究所得主要结论如下： （1）坡耕地产流产沙与降雨量，降雨强度之间的关系显著，径流深与降雨之间呈显著线性关系，土壤侵蚀量与降雨之间呈显著幂函数关系。 （2）植草带作用使坡地初始产流时间滞后约3′6″18′28″，地表径流量和土壤侵蚀量随雨强的增大而增加，植草带作用下径流控制率变化范围为3.3%59.81%，土壤侵蚀控制率变化范围为39.66%83.51%，且均在小雨条件下效果最好。 次降雨条件下，等高反坡阶措施使雨季降雨量减少了1.10%，径流深控制率为61.9%，土壤侵蚀量控制率高达77.40%，宽草带作用下雨季降水量减少了20.55%，径流深和土壤侵蚀量较原状坡面减少了72.70%和81.28%，窄草带作用下雨季降水量减少了58.14%，径流深和土壤侵蚀量较原状坡面减少了86.65%和93.08%，对土壤侵蚀量的控制效果更佳，各措施对坡耕地水土流失的控制作用十分显著，且草带在坡面不同位置对坡耕地产流产沙的影响有一定的差异。 （3）坡地径流氮素流失以硝态氮为主，硝态氮浓度占总氮浓度的变化范围为21.28%88.36%，铵态氮浓度占总氮浓度的比例较小，仅为3.39%22.28%，（铵态氮+硝态氮）浓度最大值接近1，硝态氮浓度是铵态氮浓度的1.3～16.9倍，磷酸根浓度占总磷浓度的比例随施肥水平的增加有逐渐增大的趋势，变化范围为1.47%87.41%。 各水土保持措施下径流氮素和磷素的迁移浓度较原状坡面有高有低，等高反坡阶作用下径流总氮迁移通量控制率为51.04%，铵态氮迁移通量控制率为45.77%，总磷迁移通量控制率为57.40%，径流泥沙全氮迁移通量较原状坡面减少了81.10%，碱解氮迁移通量较原状坡面减少了90.93%，全磷迁移通量较原状坡面减少了92.37%，速效磷迁移通量较原状坡面减少了88.00%；宽草带的径流总氮迁移通量控制率为81.23%，铵态氮迁移通量控制率为78.25%，总磷迁移通量控制率为71.36%；窄草带的径流总氮迁移通量控制率为81.68%，铵态氮迁移通量控制率为59.50%，总磷迁移通量控制率为82.03%。宽草带和窄草带径流泥沙氮磷迁移控制率为90.34%98.43%和57.43%94.30%。植草带对径流氮磷迁移通量的控制效果为64.43%91.10%和47.32%96.64%。 （4）等高反坡阶对壤中流氮磷迁移的控制效果各异，在不同土壤深度有促进和抑制氮磷迁移的效果。不同雨强和不同施肥水平下植草带对坡地壤中流氮、磷迁移的控制作用在不同土壤深度有所差异，植草带作用对壤中流氮磷迁移浓度有促进和抑制作用。等高反坡阶对坡耕地氮磷含量的作用，有削减作用也有增加作用，各土壤深度间有差异。