四川紫色土丘陵区不同耕作和覆盖方式下坡地养分流失研究

摘要

四川紫色土丘陵区位于长江上游,东邻三峡库区,是四川盆地的粮食主产区,化肥施用量相对较大。因该区域降水量较大且集中,农田水土流失严重,农田养分排放对环境的压力很大。紫色土土层浅薄,土壤发育浅,结构差,保水能力低,下渗水量大且持水力低,下伏弱透水性母质.母岩层,呈现“上覆土壤,下伏岩石”的“岩土二元结构体,这种土壤剖面结构极易使雨水蓄满下渗形成壤中流,在总径流量中占有相当的份额,为土壤养分的淋失提供了条件。同时,紫色土下垫面(母岩1透水差,使很大一部分土壤下渗水又反渗到地面对地表水造成污染。近年来,不少学者针对紫色土坡面的侵蚀产沙和养分迁移规律等问题做过一些研究,这些研究普遍针对地表径流作用下的坡面侵蚀产沙、养分随地表径流和泥沙迁移规律展开。但有的只研究了壤中流对N、P、K中一种元素的淋失影响,有的研究方法是在没有作物条件下进行,对生产上大面积应用的秸秆覆盖、地膜覆盖等措施对养分流失的影响研究较少,不能全面认识紫色土养分损失途径及影响因素,因此,将土壤养分淋失和地表径流结合起来系统研究秸秆覆盖、地膜覆盖等措施在不同耕作条件下对土壤侵蚀、地表径流及壤中流比例、土壤养分流失量、流失途径和土壤养分流失载体的影响,不仅是面源污染理论发展的需要,也是面源污染治理的需要。
　　 本文通过对自然降雨条件下径流小区地表径流、地下径流、泥沙流失量及其不同形态N、P、K浓度的监测和分析,研究耕作、覆盖等措施对紫色土土壤养分流失的影响,揭示养分流失途径和流失机理,筛选出能控制紫色土坡耕地面源污染的耕作措施和覆盖措施,为紫色土坡耕地水土流失和农田面源污染治理,保持和提高土壤肥力提供理论依据。研究结果表明:
　　 1.不同覆盖方式处理对控制径流和侵蚀泥沙的效果优于不同耕作方式处理。
　　 在没有覆盖的情况下地表径流深是壤中流的2.7～4.8倍。与顺垄相比,平作、横垄和横分都能减少地表径流深和径流总深。平作减少侵蚀泥沙不明显,横垄和横分均能减少40%以上的侵蚀泥沙。与不覆盖相应处理相比,秸秆覆盖和地膜覆盖均能降低径流总深和侵蚀泥沙量,而秸秆覆盖效果优于地膜覆盖。在所有处理中平作+秸秆径流总深最小,横垄+秸秆侵蚀量最小,平作+秸秆次之。
　　 2.耕作方式对径流养分浓度的影响表现在,与顺垄相比,横垄和横分能增加氮素、磷素和钾素的地表径流浓度,但会降低壤中流氮素浓度。平作对径流养分浓度影响不大。耕作方式对磷素和钾素壤中流浓度影响不大。耕作方式对养分流失量的影响表现出,与顺垄相比,横垄、横分能减少径流氮素流失总量,平作会增加径流氮素流失总量;平作、横垄、横分能降低磷素地表径流流失和径流流失总量;平作、横垄能减少径流钾素流失总量,横分处理会增加径流钟素流失总量;泥沙全量养分流失量大幅高于有效养分流失量,平作、横垄和横分能减少全量养分有效养分流失。
　　 3.覆盖方式对径流养分浓度的影响表现出,与不覆盖相应处理相比,秸秆覆盖和地膜覆盖均能降低TN壤中流浓度、TP地表径流浓度和TK壤中流浓度,均能增加地表径流TK浓度。覆盖方式对于径流和泥沙养分流失的影响出,与不覆盖相应处理相比,除顺垄+秸秆外,其他覆盖处理都能不同程度减少氮素径流流失总量,平作+秸秆控制效果最好;秸秆覆盖和地膜覆盖均能降低径流磷素流失总量和径流钾素流失总量,秸秆覆盖效果优于地膜覆盖,其中平作+秸秆效果最好;秸秆覆盖和地膜覆盖均能减少泥沙流失量,而且秸秆覆盖效果也优于地膜覆盖,其中横垄+秸秆效果最好,平作+秸秆次之。
　　 无论是秸秆还是地膜覆盖,与顺坡垄作相比,横坡垄作均能减少地表径流、地下径流、土壤侵蚀量及氮、磷、钾素总流失量。从耕种简便和防治面源污染的角度考虑,紫色土区坡耕地最适宜的种植方式为平作+秸秆覆盖。