雨强和地下孔(裂)隙度对喀斯特坡耕地养分流失的影响

摘要

[目的]研究不同降雨强度和地下孔(裂)隙下,喀斯特区坡耕地表和地下土壤养分流失途径及流失规律,为喀斯特坡耕地土壤养分流失控制和农业面源污染防治提供理论依据.[方法]以喀斯特区坡度为15°的坡耕地为研究对象,通过模拟其地表形态和地下孔(裂)隙特征,设置不同雨强(30、50、70、90 mm·h-1)和地下孔(裂)隙度(1％、3％、5％)交叉试验共36场降雨,探索喀斯特坡耕地地表和地下养分流失特征.[结果](1)雨强对喀斯特区坡耕地产流产沙影响显著(P<0.05),地表、地下产流产沙量随雨强增大而增加,其产流产沙从地下过渡到地上的临界雨强可能在30—50 mm·h-1;随地下孔(裂)隙度增大,地下产流产沙量增加,地表呈相反的规律.(2)喀斯特坡耕地径流养分主要通过地表流失,小雨强下通过地下孔(裂)隙流失;径流中全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)流失量和流失模数均随雨强增大而上升,雨强对各径流养分流失浓度影响不明显.地表养分流失量和流失模数随地下孔(裂)隙度增加而下降,地下反之.地下孔(裂)隙度的增加使地下径流养分流失占比逐渐增加.(3)养分会通过附着于泥沙流失,其中以地表泥沙流失为主.地表、地下各泥沙养分平均流失浓度、流失量和流失模数均随降雨强度增大而增加,其中TK流失平均浓度和流失量在不同雨强下显著高于TN和TP.同雨强下,地表泥沙各养分平均流失浓度、流失量和流失模数随孔(裂)隙度增加呈减小趋势,地下反之,但流失量从地表为主到地表与地下二者并重.(4)相关性分析表明,降雨强度与径流和泥沙流失量均呈现显著正相关关系,雨强对各养分径流的影响高于泥沙,地表径流受雨强影响最大.地下孔(裂)隙度对泥沙养分流失量的影响高于径流,而泥沙养分中地下泥沙养分流失量受其影响较大.[结论]喀斯特坡耕地养分主要通过地表流失,但地下孔(裂)隙对养分流失的影响不容忽视.在坡耕地养分流失防治上,地表通过增加植被覆盖度和添加枯落物等方式减缓坡耕地产流产沙量,地下通过植被根系固定土壤,防止养分通过孔(裂)隙向地下渗漏进而达到减少坡耕地土壤养分流失.