丹江口庫區(qū)土壤氮磷養(yǎng)分流失特征

姚 娜, 余 冰, 蔡崇法, 王天巍, 朱惠蓉

(1.湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院, 湖北 武漢 430024; 2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 水土保持研究中心, 農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江中下游耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖北 武漢 430070; 3.秭歸縣園林綠化管理所, 江西 秭歸 443699)

丹江口庫區(qū)土壤氮磷養(yǎng)分流失特征

姚 娜1, 余 冰2, 蔡崇法2, 王天巍2, 朱惠蓉3

(1.湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院, 湖北 武漢 430024; 2.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 水土保持研究中心, 農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江中下游耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖北 武漢 430070; 3.秭歸縣園林綠化管理所, 江西 秭歸 443699)

[目的] 研究丹江口庫區(qū)土壤的水土流失和非點(diǎn)源污染物氮磷流失的特點(diǎn)，為農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染模型的建立提供理論依據(jù)。[方法] 通過室內(nèi)人工模擬降雨試驗(yàn)，研究了坡度和施肥等處理對(duì)產(chǎn)流產(chǎn)沙、氮磷養(yǎng)分(硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、總氮、有效磷和總磷)流失特點(diǎn)的影響。[結(jié)果] (1) 隨著坡度的增加，平均入滲率和初始產(chǎn)流時(shí)間呈減小趨勢(shì)，而徑流總量和泥沙總量呈增加趨勢(shì)。(2) 相同施肥處理下，隨著坡度的增加，泥沙中硝態(tài)氮、總氮、有效磷和總磷的流失濃度呈減小趨勢(shì)，銨態(tài)氮流失濃度在不施氮肥條件下呈減小趨勢(shì)，而在施氮肥處理下呈增加趨勢(shì)。(3) 在相同坡度條件下，隨降雨時(shí)間推移，總氮濃度呈先減小后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)；銨態(tài)氮濃度隨施肥處理的變化均呈現(xiàn)出波浪形變化；在施氮肥時(shí)，徑流中硝態(tài)氮的濃度隨著時(shí)間的推移，呈逐漸減小并趨于平緩的趨勢(shì)，而在不施氮肥時(shí)幾乎無變化。[結(jié)論] 在不同施肥措施和坡度條件下，硝態(tài)氮主要隨徑流而流失，為隨泥沙流失的8～11倍；銨態(tài)氮主要是隨徑流泥沙而流失，為隨徑流流失的1～17倍；總氮?jiǎng)t是隨徑流和徑流泥沙共同流失；有效磷和總磷都是以泥沙結(jié)合態(tài)流失為主，分別為隨徑流流失的1 000～6 200和1～3倍。

紫色土; 產(chǎn)流產(chǎn)沙; 坡度; 施肥處理; 氮磷流失

文獻(xiàn)參數(shù)： 姚娜, 余冰, 蔡崇法, 等.丹江口庫區(qū)土壤氮磷養(yǎng)分流失特征[J].水土保持通報(bào)，2017,37(1)：097-103.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.018; Yao Na, Yu Bing, Cai Chongfa, et al. Characteristic of soil nitrogen and phosphorus loss in Danjiangkou reservoir area[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(1)：097-103.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.01.018

1 材料與方法

近年來,隨著耕地利用強(qiáng)度加大、化肥施用量增加,導(dǎo)致大量養(yǎng)分在土壤中積累，因此由農(nóng)業(yè)活動(dòng)引起的面源污染問題逐漸受到關(guān)注[1-2]。坡耕地土壤養(yǎng)分主要通過兩種途徑流失，一是溶解于地表徑流和吸附、結(jié)合在土壤顆粒表面養(yǎng)分的橫向遷移，二是隨水分下滲形成的縱向遷移，即養(yǎng)分淋失。

近年來國(guó)內(nèi)外對(duì)土壤養(yǎng)分淋失，尤其是氮、磷的淋失受到廣泛關(guān)注。Cookson W R等[3]和Bergstr?m L F等[4]較多國(guó)內(nèi)外研究者采用同位素示蹤等技術(shù)對(duì)氮的淋失進(jìn)行研究，對(duì)氮隨地表徑流及泥沙流失的研究較少。還有一些研究者針對(duì)中國(guó)旱地進(jìn)行了降水條件和灌溉水對(duì)土壤氮素淋失的影響[5-6]以及稻土的氮素淋失[7-9]的研究，得出土壤的氮素在各條件下的淋失和隨徑流的流失，但通常并未把養(yǎng)分隨泥沙流失考慮在內(nèi)，是全面評(píng)估農(nóng)田養(yǎng)分流失對(duì)面源污染的影響受到局限。

紫色土是發(fā)育于亞熱帶和熱帶氣候條件下，由砂頁巖風(fēng)化形成的A-C型初育土，土體較薄，是一種侵蝕型的高生產(chǎn)力巖性土[10]，也是丹江口庫區(qū)的主要耕作土壤之一。目前，紫色土侵蝕面積之廣和侵蝕強(qiáng)度之大，僅次于中國(guó)北方的黃土，強(qiáng)烈的水土流失不僅對(duì)區(qū)域土壤質(zhì)量產(chǎn)生巨大的威脅，而且對(duì)庫區(qū)水體環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。同時(shí)，伴隨水土流失而攜帶的泥沙、氮磷、有機(jī)質(zhì)等污染物使庫區(qū)內(nèi)的水質(zhì)進(jìn)一步惡化。因此，深入研究丹江口庫區(qū)紫色土的土壤及養(yǎng)分流失規(guī)律，把土壤侵蝕及隨之發(fā)生的養(yǎng)分流失控制在允許的范圍內(nèi)，是保護(hù)水庫的水質(zhì)，最終實(shí)現(xiàn)丹江口水庫達(dá)到南水北調(diào)中線工程水源地水質(zhì)要求的關(guān)鍵。

本試驗(yàn)擬利用人工降雨裝置及可收集地表的模擬徑流小區(qū),研究不同坡度和施肥條件對(duì)土壤侵蝕和土壤養(yǎng)分流失途徑的影響,其結(jié)果對(duì)完整認(rèn)識(shí)紫色土養(yǎng)分損失途徑及影響因素、農(nóng)業(yè)面源污染治理技術(shù)創(chuàng)制具有重要科學(xué)價(jià)值與實(shí)踐意義。

1.1 供試土壤

供試土壤采自湖北省丹江口市黑廟河流域，試驗(yàn)選擇的是紅砂巖發(fā)育的紫色土，土地利用方式為耕地，采集土壤為耕層土壤(0—10 cm)，質(zhì)地為粉黏土。土壤理化性質(zhì)采用常規(guī)方法[11]，表1為供試土壤的基本性質(zhì)。

表1 供試土壤基本性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)方法

為研究降雨條件下施肥方式和坡度對(duì)紫色土養(yǎng)分流失的影響，本研究在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)水土保持研究中心降雨大廳內(nèi)進(jìn)行了土槽坡面的人工模擬降雨試驗(yàn)。模擬降雨器采用美國(guó)SPRAO錐形噴頭，噴頭距地面垂直高度為4.75 m，通過壓力閥和噴頭組合控制雨強(qiáng)和粒徑分布，降雨雨滴達(dá)到的終點(diǎn)速度滿足天然降雨特性，降雨均勻度為95%。

試驗(yàn)所用土槽為自行設(shè)計(jì)的鋼槽，其尺寸規(guī)格為：45 cm×30 cm×15 cm，坡度可在0°～30°變化。在土槽的徑流出處安裝了V形鋼槽收集徑流，其他3面額外則更加8.5 cm高鋼板，以預(yù)防雨滴打擊致使槽內(nèi)的物質(zhì)濺出槽外。土槽底板均勻打孔，便于土壤水自由滲透。

根據(jù)丹江口庫區(qū)降雨情況及地形地貌狀況，本研究設(shè)計(jì)雨強(qiáng)為0.5 mm/min，降雨時(shí)長(zhǎng)90 min，設(shè)計(jì)坡度為5°,10°,20°；分別對(duì)供試土壤進(jìn)行4中不同的施肥處理(不施肥N0P0；施氮肥N1P0：純N150 kg/hm2；施磷肥N0P1∶P2O590 kg/hm2；施氮磷肥N1P1∶純N150和P2O590 kg/hm2)，肥料為硝酸銨和過磷酸鈣，施肥方式是在槽中先鋪14 cm深土將一定的肥料加水溶解至1 L，均勻噴灑在1 cm深的土上，充分混合后鋪在槽中，夯實(shí)并保持土面平整。每個(gè)處理做3場(chǎng)平行。降雨過程中，產(chǎn)流后每10 min收集1次徑流，并測(cè)量采集的徑流體積，收集的樣品靜置3 h后，取上清液用于測(cè)定徑流水相中氮磷含量。同時(shí)收集徑流泥沙，風(fēng)干稱重，測(cè)定徑流泥沙中氮磷含量。徑流水樣中總氮和總磷采用堿性過硫酸鉀—紫外分光光度法測(cè)定，硝態(tài)氮、銨態(tài)氮和有效磷采用流動(dòng)注射分析儀測(cè)定；徑流泥沙中的總氮、總磷、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮采用流動(dòng)注射分析儀測(cè)定，有效磷采用碳酸氫鈉浸提法測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel，SPSS 13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，文中坡度與施肥處理對(duì)徑流泥沙中氮磷流失的影響采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行雙因素方差分析，運(yùn)用LSD方差檢驗(yàn)，顯著水平p<0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同坡度和施肥條件下土壤的產(chǎn)流特征

坡度影響土壤侵蝕過程的主要切入點(diǎn)是降雨入滲有時(shí)間和徑流速度。張小娜等[12]的研究得出，在其他影響侵蝕的因子一致的情況下，坡度增大，重力在順坡方向的分力增大，沿垂直坡面方向的分力減小，從而導(dǎo)致徑流入滲總量減小、地面徑流總量增加，同時(shí)也加快了徑流的流速。

從表2可以看出，坡度是影響平均入滲率、初始產(chǎn)流時(shí)間、徑流總量及泥沙總量的最主要因素。

表2 不同坡度和施肥條件下土壤的產(chǎn)流特征

注:N0P0為不施肥；N1P0為施氮肥；N0P1為施磷肥；N1P1為氮肥和磷肥同時(shí)施。下同。

隨著坡度的增加，平均入滲率和初始產(chǎn)流時(shí)間呈減小趨勢(shì)，徑流總量和泥沙總量呈增加趨勢(shì)，是因?yàn)樵诮涤陱?qiáng)度、土壤母質(zhì)、土壤前期含水量等要素一致時(shí)，坡度越大，降雨入滲機(jī)會(huì)越少，降雨入滲損失越小，雨滴在坡面迅速匯集，導(dǎo)致徑流量增大，初始產(chǎn)流時(shí)間提前，同時(shí)徑流沿坡面方向的運(yùn)動(dòng)速度加快，徑流動(dòng)能增強(qiáng)，是坡面徑流侵蝕能力增強(qiáng)，因此坡面泥沙流失越多，此結(jié)果與耿曉東等[13]的研究結(jié)論一致。由表也可看出不同的施肥處理對(duì)各指標(biāo)的影響并不明顯，這與Bhatnagar等[14]的結(jié)論一致。這可能是因?yàn)槭┓手皇窃黾恿送寥赖酿B(yǎng)分含量，并不影響坡面的產(chǎn)流產(chǎn)沙過程。

2.2 坡度及施肥處理對(duì)泥沙中氮磷流失的影響

由表3可知，相同施肥處理下，隨著坡度的增加，泥沙中硝態(tài)氮、總氮、有效磷和總磷的流失濃度呈減小趨勢(shì)，銨態(tài)氮流失濃度在不施氮肥條件下也隨坡度增加而呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，這可能是因?yàn)樵谄露容^小時(shí)，坡面徑流量相對(duì)較小，表土流失量占總泥沙量比例較大，表土為細(xì)小顆粒，對(duì)土壤養(yǎng)分的吸附能力強(qiáng)，因此在坡度小時(shí)泥沙養(yǎng)分流失濃度大，隨著坡度的增加，坡面徑流量增加，泥沙流失量也隨之增加，細(xì)顆粒含量明顯減小，因此泥沙中養(yǎng)分含量減?。欢谑┑侍幚硐?，銨態(tài)氮流失濃度隨坡度是增加而增加，這可能是因?yàn)殇@態(tài)氮主要易吸附在土壤顆粒表面，隨著坡度的增加，泥沙流失量增加，銨態(tài)氮流濃度也呈增加趨勢(shì)。

表3 泥沙中氮磷流失特征 mg/kg

注:對(duì)試驗(yàn)結(jié)果采用LSD雙因素方差分析檢驗(yàn)，檢驗(yàn)水平p<0.05; 不同大寫字母代表相同坡度不同施肥處理間的差異顯著; 小寫字母表示相同施肥處理不同坡度間的檢驗(yàn)結(jié)果差異顯著。

在相同坡度時(shí)，在施氮肥處理下，隨泥沙流失的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和總氮流失濃度相應(yīng)提高，尤其是銨態(tài)氮流失濃度，為不施氮肥處理下的10倍，較不施氮肥處理下，磷素流失濃度相對(duì)減少；在施磷肥處理下，隨泥沙流失的有效磷和總磷流失濃度較不施磷肥處理下的4～5倍，而對(duì)泥沙中氮素流失濃度的影響不太一致，較不施磷肥處理下，硝態(tài)氮流失濃度有小幅減少，銨態(tài)氮和總氮流失濃度則在不施氮肥時(shí)呈減小趨勢(shì)，施氮肥時(shí)呈增加趨勢(shì)，這種現(xiàn)象可能是因?yàn)橄鯌B(tài)氮與磷之間存在競(jìng)爭(zhēng)吸附的原因。

2.3 坡度及施肥處理對(duì)徑流中氮磷流失的影響

徑流既是土壤養(yǎng)分流失的動(dòng)能，又是流失養(yǎng)分的載體，它既能懸浮有機(jī)質(zhì)，又能溶解礦化的土壤養(yǎng)分。坡面土壤侵蝕過程中，雨滴和徑流通過對(duì)表土的擾動(dòng)表層使得土壤中的可溶性養(yǎng)分溶解于徑流中，最終隨徑流遷移出土壤表層。

圖1 徑流中總氮濃度隨降雨時(shí)間變化

由圖1可以看出，在相同施肥處理下，坡度對(duì)徑流中總氮流失濃度的影響不大，產(chǎn)流初期徑流中總氮濃度較高，隨著時(shí)間的推移，徑流中總氮流失濃度逐漸減小并趨于穩(wěn)定，這可能是因?yàn)楫a(chǎn)流初期的徑流量小，主要作用于土壤表層，而這一層的土壤養(yǎng)分含量較高，因此在產(chǎn)流初期徑流中總氮濃度較高。而隨著降雨的持續(xù)，徑流量養(yǎng)分濃度增加，徑流對(duì)土壤中養(yǎng)分的浸提能力提高，但流量的增加對(duì)產(chǎn)生了稀釋的作用更明顯，因此總氮的流失濃度減小，并趨于穩(wěn)定。在相同坡度時(shí)，N1P0處理下，徑流中總氮流失濃度最高，其他處理間沒有明顯差別。從圖2中可以看出銨態(tài)氮濃度隨坡度和施肥處理的變化均呈現(xiàn)出波浪形變化，但總體上呈現(xiàn)出產(chǎn)流初期濃度高，并隨著時(shí)間的推移而減小的趨勢(shì)。這可能是因?yàn)殇@態(tài)氮主要是吸附于土壤顆粒表明面，在解吸進(jìn)入徑流的過程中影響因素較多，因此變化比較復(fù)雜。

圖2 徑流中銨態(tài)氮濃度隨降雨時(shí)間變化

由圖3可以看出，徑流中硝態(tài)氮濃度隨坡度的變化不明顯，而隨施肥處理的變化，在施氮肥時(shí)，徑流中硝態(tài)氮的濃度在初期較高，隨著時(shí)間的推移，逐漸減小并趨于平緩，其中原因可能是與徑流中總氮濃度變化的原因一樣；在不施氮肥時(shí)，徑流中硝態(tài)氮濃度隨時(shí)間的推移幾乎無變化；4種施肥處理?xiàng)l件下徑流中硝態(tài)氮濃度大小順序?yàn)椋篘1P1>N1P0>N0P1>N0P0。

圖3 徑流中硝態(tài)氮濃度隨降雨時(shí)間變化

由圖4可以看出，在不同坡度下，徑流中的有效磷濃度變化的規(guī)律相似。在不施肥和單施氮肥措施下，土壤中的有效磷的濃度有限，徑流產(chǎn)生后，將土壤中的有效磷浸提釋放，隨徑流而流失，所以徑流中有效磷的濃度較低且曲線波動(dòng)較大。但總體上看，徑流中的有效磷的濃度隨時(shí)間的推移逐漸減少。在單施氮肥措施下，徑流中有效磷的濃度大于不施肥措施下的濃度。單施磷肥和氮磷混施措施下的徑流中有效磷的濃度隨時(shí)間推移的規(guī)律一致，即降雨初期，徑流中有效磷的濃度較大，然后逐漸減少，在開始40 min時(shí)，濃度減小的幅度較大，然后逐漸趨于穩(wěn)定。這是因?yàn)榻涤瓿跗冢蚴┯昧追释寥辣砻娴挠行Я椎臐舛容^大，徑流解吸出來的有效磷較多，隨著降雨的持續(xù)，表層土壤的有效磷濃度逐漸降低，被浸提出的量也逐漸降低。單施磷肥措施下的徑流中有效磷的濃度大于氮磷混施下的濃度。

圖4 徑流中有效磷濃度隨降雨時(shí)間變化

由圖5可知，在不同坡度下，徑流中總磷的濃度在降雨過程中的遷移規(guī)律一致，而且不同的施肥措施間的規(guī)律也相近，即在降雨初期總磷的濃度較高，隨著降雨時(shí)間的推移，濃度逐漸減小，在30～40 min后，變化趨于穩(wěn)定，直至降雨結(jié)束。

在降雨開始時(shí)，4種施肥措施下的徑流中的總磷的濃度有所不同，濃度大小順序?yàn)椋簡(jiǎn)问┝追?氮磷混施>單施氮肥和不施肥。4者在降雨持續(xù)40 min后，濃度趨于一致。這說明施肥措施對(duì)徑流中總磷濃度的影響，只在降雨的初期，但是這段時(shí)間有是總磷流失的主要時(shí)段。

2.4 泥沙與徑流中氮磷含量的比較

由表4可以看出，在4種施肥措施下，3種形態(tài)的氮素的主要流失方式不變，即硝態(tài)氮主要隨徑流而流失，銨態(tài)氮主要是隨徑流泥沙而流失，總氮?jiǎng)t是徑流和徑流泥沙共同流失。

圖5 徑流中總磷濃度隨降雨時(shí)間變化

不同的施肥措施下，3者在泥沙和徑流中的流失量比值有所不同。施氮肥(單施氮肥和氮磷混施)與

不施氮肥(不施肥和單施磷肥)相比，總氮在泥沙與徑流中流失量的比值變化不大，而硝態(tài)氮和銨態(tài)氮均有增大，其中硝態(tài)氮增大了76%，銨態(tài)氮增大了5～14倍。施磷肥(單施磷肥和氮磷混施)與不施磷肥(不施肥和單施氮肥)相比，硝態(tài)氮和總氮在泥沙和徑流中的流失量的比值幾乎不變，銨態(tài)氮無規(guī)律。由此可知，施肥對(duì)總氮在徑流和泥沙中流失的量的比例無影響。而施氮肥使硝態(tài)氮和銨態(tài)氮隨徑流流失的量所占的比例減小，即施肥對(duì)徑流氮素流失量的影響小于其對(duì)泥沙中氮素流失量的影響。施磷肥對(duì)硝態(tài)氮在徑流和泥沙中的流失量的影響效果相同，而對(duì)銨態(tài)氮的影響較復(fù)雜，有待進(jìn)一步研究。

由表5得出，4種施肥措施對(duì)2種形態(tài)的磷素的主要流失方式不變，即有效磷和總磷都是以泥沙結(jié)合態(tài)流失為主。但是不同的施肥措施對(duì)兩種磷素在泥沙和徑流中的流失量的比值有一定的影響。施磷肥(單施磷肥和氮磷混施)和不施磷肥(不施肥和單施氮肥)相比，有效磷和總磷在泥沙和徑流中的流失量的比值都減小，兩者都減小為原來的1/2。說明施磷肥對(duì)2種形態(tài)的磷素的流失量在徑流和泥沙中均有增大，但對(duì)徑流流失量的影響要大于泥沙中流失量的影響。施氮肥(單施氮肥和氮磷混施)與不施氮肥(不施肥和單施磷肥)相比，有效磷和總磷在泥沙與徑流中流失量的比值均有增大，即施氮肥更有效得提高了徑流泥沙中的有效磷和總磷的流失。

3 結(jié) 論

(1) 坡度是影響平均入滲率、初始產(chǎn)流時(shí)間、徑流總量及泥沙總量的最主要因素。隨著坡度的增加，平均入滲率和初始產(chǎn)流時(shí)間呈減小趨勢(shì)，徑流總量和泥沙總量呈增加趨勢(shì)。

表4 丹江上庫區(qū)徑流與泥沙氮含量比較

表5 丹江口庫區(qū)徑流與泥沙磷含量比較

(2) 相同施肥處理下，隨著坡度的增加，泥沙中硝態(tài)氮、總氮、有效磷和總磷的流失濃度呈減小趨勢(shì)，銨態(tài)氮流失濃度在不施氮肥條件下也隨坡度增加而呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，而在施氮肥處理下，銨態(tài)氮流失濃度隨坡度是增加而增加。

(3) 在相同坡度時(shí)，在施氮肥處理下，隨泥沙流失的銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和總氮流失濃度相應(yīng)提高，較不施氮肥處理下，磷素流失濃度相對(duì)減少；在施磷肥處理下，隨泥沙流失的有效磷和總磷流失濃度是不施磷肥處理下的4～5倍，而泥沙中氮素流失濃度較不施磷肥處理下，硝態(tài)氮流失濃度有小幅減少，銨態(tài)氮和總氮流失濃度則在不施氮肥時(shí)呈減小趨勢(shì)，施氮肥時(shí)呈增加趨勢(shì)。

(4) 在相同施肥處理下，徑流中總氮流失濃度隨坡度的增加無明顯變化，隨降雨時(shí)間推移，總氮濃度呈先減小后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。在相同坡度時(shí)，N1P0處理下，徑流中總氮流失濃度最高，其他處理間沒有明顯差別。

(5) 在不同施肥措施和坡度條件下，硝態(tài)氮主要隨徑流而流失，銨態(tài)氮主要是隨徑流泥沙而流失，總氮?jiǎng)t是徑流和徑流泥沙共同流失，有效磷和總磷都是以泥沙結(jié)合態(tài)流失為主。

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Characteristic of Soil Nitrogen and Phosphorus Loss in Danjiangkou Reservoir Area

YAO Na1, YU Bing2, CAI Chongfa2, WANG Tianwei2, ZHU Huirong3

〔1.HubeiElectricPowerSurveyandDesignInstitute,Wuhan，Hubei430024,China; 2.KeyLaboratoryofArableLandConservation(MiddleandLowerReachesofYangtzeRiver),MinistryofAgriculture,SoilandWaterConservationResearchCentre,HuazhongAgriculturalUniversity,Wuhan,Hubei430070,China; 3.ZiguiCountyAfforestationManagement,Zigui,Jiangxi443699,China〕

[Objective] We aimed to study the characteristics of soil erosion and non-point pollutants-nitrogen and phosphorus in Danjiangkou reservoir area, and to provide theoretical basis for the establishment of agricultural non point source pollution model. [Methods] Through rainfall simulation experiments, we analyzed factors affecting soil and water loss and soil nutrients， including total nitrogen(TN), NH4-N, NO3-N, total phosphorus(TP), available phosphorus(AP), from purple soil, such as slope gradient and fertilizer measures. [Results] (1) The average infiltration rate and the initial runoff time decreased, however the total amount of runoff and sediment increased with the creasing slope. (2) The concentration of TN, NO3-N, TP and AP in sediments decreased with the increasing slope when they were under the same treatment. The concentration of NH4-N in runoff decreased under the condition of no nitrogen, and increased under nitrogen treatment. (3) The loss of TN was stable after the first reducing trend, the loss of NH4-N under various fertilizer treatments showed a wave-like change, the loss of NO3-N gradually decreased and flatten out at last under nitrogen treatment, but had almost no change under the condition of no nitrogen along with the rainfall time under the condition of the same grade. [Conclusion] The NO3-N was mainly lost with runoff, which was 8 to 11 times of the loss with sediment. NH4-N loss was mainly caused by the sediment erosion, which was 1 to 17 of times the loss caused by runoff erosion. The total loss of nitrogen was summary of the loss in runoff and sediment. The main way of the loss of AP and TP were lost by sediment, which were 1 000 to 6 200 times and 1 to 3 times of that by runoff erosion, respectively.

purple soil; sediment and runoff; slope gradient; fertilizer measure; loss of nitrogen and phosphorus

2016-06-29

2016-07-22

中央高校基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目“侵蝕—沉積過程對(duì)土壤多樣性分布格局的影響”(2662016PY050)

姚娜(1981—),女(漢族),浙江省舟山市人,碩士,高級(jí)工程師,主要從事水土保持工作。E-mail:yu20008bing@webmail.hzau.edu.cn。

A

1000-288X(2017)01-0097-07

S157.1