紅壤坡地菜園地表徑流中氮磷流失模擬試驗及建模研究.pdf

1、南方紅壤丘陵區(qū)是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮牡貐^(qū)之一，它地處亞熱帶，光熱資源充足，有利于植物生長。但是由于耕地數(shù)量少，土地資源的利用強(qiáng)度大，加之生產(chǎn)者對高經(jīng)濟(jì)利益的追求，使得大量施用氮磷肥、頻繁澆灌等問題普遍存在，尤其是在蔬菜地最為典型，而較多降雨的氣候條件，更是導(dǎo)致坡菜地隨水土流失輸出的氮磷急劇增多，造成了水體的富營養(yǎng)化。蔬菜地是城市周邊的重要土地利用方式之一。蔬菜地氮磷肥使用量是水田、旱地的數(shù)倍，這不僅使蔬菜體內(nèi)硝酸鹽大量積累，潛在地

2、威脅人畜健康，同時也對環(huán)境造成了很大壓力。因此本文對以白菜為例的坡菜地進(jìn)行氮磷流失規(guī)律研究，目的是了解城市周邊菜地土壤地表徑流中氮磷流失狀況及影響因素，研究結(jié)果對菜地合理施肥和減少菜地氮磷輸出具有重要意義。
　　 本研究基于水土流失-氮磷流失-水體富營養(yǎng)化的鏈?zhǔn)綑C(jī)理，本文采用室內(nèi)人工模擬降雨手段對坡面白菜地的產(chǎn)流產(chǎn)沙過程進(jìn)行模擬研究，結(jié)合四個主要影響因素：降雨強(qiáng)度、坡度、植被覆蓋度和土壤前期含水量，討論了產(chǎn)流及徑流攜帶泥沙的規(guī)律

3、；重點分析了徑流中氮、磷的流失狀況和規(guī)律，白菜不同生長期內(nèi)徑流流失過程中徑流、泥沙和氮磷之間的相互關(guān)系，最后建立了場降雨過程中徑流載氮磷模型。獲主要結(jié)論如下：⑴降雨強(qiáng)度是影響徑流和入滲的主要因素，植被覆蓋度增加可以抑制降雨強(qiáng)度的作用。降雨強(qiáng)度、坡度和植被覆蓋度對徑流和入滲的影響是互相促進(jìn)的，其影響效果大于各自的幾何加值。徑流量和徑流產(chǎn)流時刻呈負(fù)相關(guān)。影響徑流產(chǎn)流時刻最大的因素是植被覆蓋度，而影響徑流延續(xù)時間最大的因素是降雨強(qiáng)度。結(jié)合白菜

4、的各生長期來看，不論是降雨強(qiáng)度增加還是坡度變陡，都將使得各生長期徑流量之間的差異減小。⑵氮流失類型與產(chǎn)流方式關(guān)系密切，當(dāng)坡地產(chǎn)生“蓄滿”徑流時，氮流失以可溶性氮流失較多；坡地產(chǎn)生“超滲”徑流時，則氮流失中不可溶性氮流失所占比例增加。但是兩種情況下，均是以可溶性氮流失為主，其中又以硝氮流失所占比例最大。結(jié)合白菜的各生長期來看，氮流失主要發(fā)生在蓮座期和包心前期。⑶坡地越緩，施肥對氮流失的影響越大，徑流中可溶性氮占總氮的比例越高。坡度對硝氮流

5、失量的影響大于對流失濃度的影響。氨氮流失量在5個生長期內(nèi)的順序為：包心后期>包心中期>包心前期>蓮座期>苗期，白菜對氮的吸收并不能明顯影響氨氮的流失。徑流中氨氮占總氮的百分比隨白菜生長而上升，硝氮占總氮的百分比則隨著白菜生長而下降。⑷植被覆蓋度是對磷流失影響最大的因素，其次是坡度，然后是降雨強(qiáng)度。和氮流失一樣，不同的產(chǎn)流方式對磷的流失形態(tài)也有重要影響，當(dāng)徑流是超滲產(chǎn)流時，容易導(dǎo)致顆粒態(tài)磷的流失，通常容易發(fā)生在苗期和蓮座期；當(dāng)徑流是蓄滿產(chǎn)

6、流時，容易導(dǎo)致可溶性磷的流失，通常容易發(fā)生在包心期內(nèi)。⑸徑流載顆粒態(tài)磷的量和產(chǎn)沙量關(guān)系密切。坡度變陡對白菜生長周期內(nèi)可溶性磷流失的影響小于對顆粒態(tài)磷流失的影響。各因素影響徑流中顆粒態(tài)磷占總磷的比例和顆粒態(tài)磷流失模數(shù)的強(qiáng)弱順序是降雨強(qiáng)度>坡度>植被覆蓋度>土壤前期含水量。⑹在考慮了4個影響因素：降雨強(qiáng)度、坡度、植被覆蓋度和土壤前期含水量的基礎(chǔ)上，建立了模擬白菜坡地徑流載氮磷量的模型，經(jīng)過驗證，模型75％的驗證值和實測值之間誤差在5％之內(nèi)，

7、線性相關(guān)性良好。
　　 本文的主要創(chuàng)新點為：①針對場降雨過程，明確了從產(chǎn)流開始至產(chǎn)流結(jié)束階段內(nèi)氮、磷流失的動態(tài)變化，試驗結(jié)果表明場降雨過程中徑流載氮、磷流失的濃度基本穩(wěn)定，但是流失量隨降雨時間延長而增加。②在降雨條件下，把徑流載氮磷流失過程和白菜生長周期相結(jié)合，得出在白菜各生長期內(nèi)，常規(guī)農(nóng)事習(xí)慣下的白菜地氮磷流失特征之間的不同，主要體現(xiàn)在徑流中氮磷含量和形態(tài)變化上，其中，氮流失主要發(fā)生在蓮座期和包心前期；顆粒態(tài)磷流失主要在苗期和