不同培肥措施對(duì)紅壤坡耕地土壤有機(jī)碳流失的影響*

范亞琳 劉賢趙 高 磊 汪亞及 彭新華?

（1 湖南科技大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院，湖南湘潭 411201）

（2 土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所），南京 210008）

南方紅壤丘陵區(qū)受季風(fēng)氣候的影響，加之雨季來臨前農(nóng)田翻耕導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞，水土流失嚴(yán)重，成為我國(guó)第二大水土流失區(qū)[1-2］。目前紅壤區(qū)水土流失面積60萬km2，主要發(fā)生在坡耕地[2］。水土流失加劇了土壤貧瘠，使有機(jī)碳累積更加困難。土壤有機(jī)碳（Soil organic carbon, SOC）作為評(píng)價(jià)土壤肥力的重要指標(biāo)，其在土壤中固持一方面可以減少碳排放和維持全球碳平衡[3］，一方面可以改良土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤生產(chǎn)力[4］。土壤有機(jī)碳通常以溶解態(tài)和吸附態(tài)的形式隨徑流和泥沙遷移出土體，造成土壤肥力下降[5］。許多研究發(fā)現(xiàn)有機(jī)碳流失以吸附態(tài)為主，肖勝生等[6］報(bào)道裸地坡面隨泥沙流失的有機(jī)碳占比為65%，而聶小東等[7］發(fā)現(xiàn)坡耕地泥沙所攜帶有機(jī)碳流失量占總有機(jī)碳流失量的84%以上，最高可達(dá)98%。有機(jī)碳富集在土壤表層，降雨誘發(fā)侵蝕時(shí)優(yōu)先搬運(yùn)了表層的細(xì)顆粒土壤，導(dǎo)致有機(jī)碳大量流失[8］。

紅壤坡耕地有機(jī)碳的固持和流失一直備受研究者的廣泛關(guān)注，并在有機(jī)培肥和水土保持促進(jìn)坡耕地有機(jī)碳積累方面取得了一些進(jìn)展。例如，孟祥天等[9］基于不同有機(jī)物等碳量投入的定位試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭和秸稈不僅可以增加紅壤有機(jī)碳含量，還能顯著提高紅壤機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體的數(shù)量；柳開樓等[10］報(bào)道長(zhǎng)期施用豬糞較常規(guī)施肥增加了18.8%～23.7%有機(jī)碳含量。陳敏全和王克勤[11］指出坡面林草和等高反坡階措施顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，阻控了土壤有機(jī)碳流失。研究表明，培肥是改良土壤結(jié)構(gòu)、減少水土流失、維持土壤肥力水平，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要措施[12］。但是，我國(guó)土壤培肥定位試驗(yàn)一般建立在平坦的地塊上，很少考慮侵蝕方面的影響，從而關(guān)于不同培肥措施對(duì)土壤侵蝕所導(dǎo)致的有機(jī)碳流失的報(bào)道較少。因此，本研究以水土流失較為嚴(yán)重的紅壤坡耕地為研究對(duì)象，基于不同培肥措施下侵蝕小區(qū)尺度水土流失量和泥沙中有機(jī)碳含量的監(jiān)測(cè)，分析不同培肥措施下泥沙攜帶的有機(jī)碳流失規(guī)律，以期為紅壤坡耕地土壤培肥和水土流失阻控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究依托位于江西省鷹潭市的中國(guó)科學(xué)院鷹潭紅壤生態(tài)實(shí)驗(yàn)站（28 °15 ′N，116 °55 ′E）。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候區(qū)，年均氣溫17.8 ℃，年均降雨量1795 mm，但降水季節(jié)分配不均，50%的降水集中在4—6月份，而夏秋之間高溫少雨，7—9月份蒸發(fā)量接近全年的1/2，為季節(jié)性干旱期。土壤為第四紀(jì)紅黏土發(fā)育的典型紅壤，試驗(yàn)前土壤有機(jī)碳為7.44 g·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

侵蝕試驗(yàn)地建于2 0 11年[13］，在坡度為5°～8°的坡耕地上共設(shè)有15個(gè)長(zhǎng)20 m、寬6 m的侵蝕小區(qū)，共有5個(gè)處理：不施肥（CK）、單施化肥（NPK）、化肥與秸稈覆蓋（NPK+Str）、化肥與生物質(zhì)炭（NPK+BC）、化肥與豬糞培肥（NPK+OM），每個(gè)處理三個(gè)重復(fù)，小區(qū)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)[14］。區(qū)內(nèi)順坡壟作種植花生。4—8月份為花生生長(zhǎng)季，其他月份為農(nóng)耕休閑期，即非生長(zhǎng)季。每季N肥（尿素）、P肥（過磷酸鈣）、K肥（氯化鉀）用量分別為N 172.5 kg·hm-2、P2O590.0 kg·hm-2、K2O 180.0 kg·hm-2。同時(shí)施用硼（B）肥0.162 kg·hm-2。水稻秸稈、生物質(zhì)炭和豬糞按碳投入量2 t·hm-2計(jì)算，施用量分別為5、4和8 t·hm-2（干重）。施肥時(shí)間為每年4月初，水稻秸稈曬干后，切碎至3～5 cm長(zhǎng)度。水稻制生物質(zhì)炭由烘干水稻秸稈在反應(yīng)爐（專利號(hào)：ZL200920232191.9）中400 ℃厭氧焚燒4 h制備，豬糞提前一月堆放至田間，漚肥待用?；ㄉシN前，豬糞、水稻制生物質(zhì)炭均以撒施的方式施入，翻耕混勻，基肥N、P、K和B肥撒施，然后起壟種植花生。秸稈在花生播種后4 d，以覆蓋的方式還田。

1.3 樣品采集與數(shù)據(jù)處理

產(chǎn)流產(chǎn)沙監(jiān)測(cè)：在每一小區(qū)下端挖坑砌池（長(zhǎng)×寬×高=1.5 m×1.0 m×0.5 m），安裝翻斗式徑流儀，翻斗大小為2 L，連接事件計(jì)數(shù)器（Onset computer corporation, Bourne, USA），2015—2017年實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)徑流事件的全過程。在翻斗計(jì)下方安裝孔徑為300目的濾網(wǎng)收集泥沙，2015年按次降雨事件收集泥沙合并為每月產(chǎn)沙量，2016年和2017年均在每月月底收集當(dāng)月所產(chǎn)泥沙。降雨數(shù)據(jù)來源于中國(guó)紅壤生態(tài)試驗(yàn)站翻斗式雨量計(jì)。

式中，V為翻斗儀的體積（2 L），N為翻動(dòng)的次數(shù)，A為小區(qū)面積（120 m2）。

式中，Mw為泥沙濕重，Md為0.5 kg泥沙干重，A為小區(qū)面積（120 m2）。

有機(jī)碳含量的測(cè)定及流失量計(jì)算：將泥沙風(fēng)干后，過100目篩，采用重鉻酸鉀容量法測(cè)定泥沙有機(jī)碳含量，進(jìn)而獲得流失有機(jī)碳總量。

采用Excel 2016軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，采用SPSS 24.0軟件進(jìn)行單因素方差分析、多重比較（Duncan法）和相關(guān)性檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

2.1 不同培肥措施下地表徑流動(dòng)態(tài)變化

如圖1所示，2015—2017年降雨量分別為2162、1944、1699 mm，57.1%～61.4%的降雨發(fā)生在花生生長(zhǎng)季（即4—8月份）。

2015年全年徑流量為222～321 mm，除NPK+Str地表產(chǎn)流峰值出現(xiàn)在11月外（60.6 mm），其他培肥處理產(chǎn)流峰值均出現(xiàn)在6月份（122～177 mm），NPK+Str花生生長(zhǎng)季產(chǎn)流86.3 mm，僅占全年產(chǎn)流的38.9%，其他培肥措施花生生長(zhǎng)季產(chǎn)流均在66%以上。

2016年全年徑流量196～306 mm，CK處理下徑流峰值出現(xiàn)在11月（79.7 mm），NPK、NPK+Str和NPK+OM徑流峰值均出現(xiàn)在5月份，分別為53.6、52.1和96.3 mm，NPK+BC峰值出現(xiàn)在6月份（77.8 mm），花生生長(zhǎng)季地表產(chǎn)流占全年徑流量的60%～88%。

2017年全年徑流量為140～255 mm，地表徑流峰值均出現(xiàn)在6月份（60.4～130.4 mm），花生生長(zhǎng)季產(chǎn)流量占全年的66%～96%。地表產(chǎn)流除了與降水量和雨強(qiáng)有關(guān)外，同時(shí)還受當(dāng)?shù)禺a(chǎn)流機(jī)制的影響，紅壤區(qū)雨季多以蓄滿產(chǎn)流為主，旱季則以超滲產(chǎn)流為主。

由表1可知，3年平均地表產(chǎn)流由高到低依次為：NPK+BC（297.1 mm）、CK（265.2 mm）、NPK（242.9 mm）、NPK+OM（217.0 mm）、NPK+Str（188.8 mm）。除NPK+Str處理外，約有69%～83%的地表徑流產(chǎn)生于花生生長(zhǎng)季。2015年產(chǎn)流系數(shù)為10.3%～14.8%，CK處理下花生生長(zhǎng)季徑流系數(shù)為20.3%，為NPK+Str處理的3倍。2016年和2017年分別有10.1%～17.4%、8.2%～15.0%的降雨轉(zhuǎn)化為地表徑流，花生生長(zhǎng)季均以NPK+BC徑流系數(shù)最高（21.5%、18.9%），NPK+Str徑流系數(shù)最低（10.9%、8.9%）。

圖1 2015—2017年不同培肥措施下降雨和徑流的動(dòng)態(tài)變化Fig. 1 Dynamic of rainfall and runoff during the period of 2015—2017 relative to soil fertility building practice

2.2 不同培肥措施下土壤侵蝕的動(dòng)態(tài)變化

圖2 所示為2015—2017年不同培肥措施下土壤侵蝕的動(dòng)態(tài)變化，2015年全年土壤侵蝕量為291～3644 t·km-2，CK、NPK和NPK+OM處理下侵蝕峰值出現(xiàn)在5月份（1 445、1 467、871 t·km-2），NPK+BC侵蝕峰值出現(xiàn)在6月份（1 126 t·km-2），NPK+Str侵蝕峰值則出現(xiàn)在10月份（110 t·km-2），各培肥處理在1月、2月、7月和12月均未觀測(cè)到土壤侵蝕，生長(zhǎng)季侵蝕量占全年侵蝕量的38.1%～86.2%。

2016年土壤侵蝕動(dòng)態(tài)與2015年相似，全年侵蝕量為258～4 131 t·km-2，侵蝕峰值均出現(xiàn)在5月份（115～1 427 t·km-2），花生生長(zhǎng)季侵蝕量占全年侵蝕量的94%以上。

表1 2015—2017年不同培肥措施下地表產(chǎn)流狀況Table 1 Generation of surface runoff during the period of 2015—2017 relative to soil fertility building practice

圖2 2015—2017年不同施肥措施下侵蝕量的動(dòng)態(tài)變化Fig. 2 Dynamic of soil erosion during the period of 2015—2017 relative to soil fertility building practice

2017年全年侵蝕量為448～5 235 t·km-2，除NPK+BC侵蝕峰值出現(xiàn)在6月外（1 895 t·km-2），其他培肥措施的侵蝕峰值均出現(xiàn)在8月份（1 610、1 344、295和544 t·km-2），花生生長(zhǎng)季土壤侵蝕量占全年侵蝕量的77%～89%。

不同培肥處理下，土壤侵蝕以C K、NPK+BC、NPK最多，再次為NPK+OM，最后為NPK+Str，有70%～90%的侵蝕發(fā)生在花生生長(zhǎng)季。2015年和2016年土壤侵蝕動(dòng)態(tài)主要受降雨和地表產(chǎn)流的影響，2017年土壤侵蝕除與降雨和徑流存在一定的響應(yīng)關(guān)系外，還受降雨強(qiáng)度的影響，8月降雨強(qiáng)度為3.42 mm·h-1，對(duì)土壤侵蝕峰值影響明顯。由表2可知，CK處理下，2015-2017年的年均土壤侵蝕模數(shù)為3 995 t·km-2·a-1，相當(dāng)于每年有3.20 mm表層土壤流失，且主要發(fā)生在花生生長(zhǎng)季（84.5%）。NPK處理下土壤流失量為3 745 t·km-2·a-1，NPK+BC處理與之基本持平（3 931 t·km-2·a-1），但是NPK+Str和NPK+OM均極顯著減少了土壤侵蝕（P＜ 0.001），分別為332和1 455 t·km-2·a-1。

表2 2015—2017年不同培肥措施下土壤侵蝕狀況Table 2 Soil erosion in the peanut field during the period of 2015—2017 relative to soil fertility building practice

2.3 不同培肥措施下有機(jī)碳流失動(dòng)態(tài)

圖3為不同培肥措施下泥沙有機(jī)碳含量的變化狀況，與土壤侵蝕量的動(dòng)態(tài)變化不同，有機(jī)碳含量并無明顯的季節(jié)變化。2015—2017年泥沙有機(jī)碳含量總體以NPK+OM 最高，順次為NPK+BC，再次為NPK+Str 和NPK ，最后為CK。與NPK相比，NPK+Str、NPK+BC和NPK+OM均顯著提高了有機(jī)碳含量（P＜ 0.05），分別增加6.2、7.1、10.2 g·kg-1。

2015年CK處理下泥沙有機(jī)碳平均含量為8.6 g·kg-1，與CK相比，NPK、NPK+Str、NPK+BC和NPK+OM培肥處理分別增加了1.3、3.4、6.9、12.0 g·kg-1有機(jī)碳。各培肥處理并無明顯峰值。

相較2015年，2016年CK處理下泥沙有機(jī)碳平均含量降低2.2 g·kg-1，但與NPK相比，NPK+Str、NPK+BC和NPK+OM三種有機(jī)培肥處理有機(jī)碳分別增加3.3、3.8、5.3 g·kg-1。

2017年CK處理下泥沙有機(jī)碳平均含量為6.8 g·kg-1，與NPK相比，NPK+Str、NPK+BC和NPK+OM有機(jī)培肥處理有機(jī)碳分別增加10.3、11.6、13.2 g·kg-1。CK和NPK+OM有機(jī)碳峰值均出現(xiàn)在4月（10.9和41.0 g·kg-1），NPK和NPK+BC有機(jī)碳峰值出現(xiàn)在12月（14.1和30.3 g·kg-1），NPK+Str有機(jī)碳峰值出現(xiàn)在8月（36.1 g·kg-1）。

從2015—2017年際間變化來看，以2017年泥沙有機(jī)碳含量差異最大，不同處理間泥沙有機(jī)碳含量相差25.1 g·kg-1，NPK+Str處理下泥沙有機(jī)碳含量顯著高于其他處理（P＜ 0.05），2015年NPK+OM處理下泥沙有機(jī)碳含量顯著高于其他處理（P＜0.05），2016年泥沙有機(jī)碳含量則以NPK+Str最高，與NPK+BC和NPK+OM處理間差異不顯著（P＞0.05）。

如圖4所示，2015—2017年不同培肥措施下，泥沙攜帶有機(jī)碳流失總量由高到低依次為NPK+BC（33.2～78.8 t·km-2）、NPK（21.4～34.8 t·km-2）、CK（23.7～29.0 t·km-2）、NPK+OM（10.6～23.4 t·km-2）、NPK+Str（2.5～10.2 t·km-2）。泥沙攜帶有機(jī)碳流失總量受侵蝕量的影響，表現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化，花生生長(zhǎng)季泥沙攜帶有機(jī)碳流失總量在4.0～44.6 t·km-2之間，占全年流失總量的78%以上。從年際變化來看，除 NPK+Str外，2015年其他培肥處理下的有機(jī)碳流失主要發(fā)生在花生生長(zhǎng)季，占全年流失總量的比重分別為80.2%、79.8%、79.9%、76.5%，而2016、2017年各處理下泥沙有機(jī)碳流失均發(fā)生在花生生長(zhǎng)季，占比分別為94.0%～95.6%、79.4～89.9%。通過相關(guān)分析可知，CK、NPK、NPK+BC和NPK+OM處理下泥沙有機(jī)碳流失總量與降雨量、降雨強(qiáng)度和徑流量均呈極顯著正相關(guān)（P＜ 0.01），NPK+Str培肥措施下泥沙有機(jī)碳流失總量除與降雨強(qiáng)度顯著相關(guān)外（P＜ 0.05），與降雨量和地表徑流量相關(guān)性均不顯著（P＞ 0.05）（表3）。

圖3 2015—2017年不同培肥措施下泥沙有機(jī)碳含量Fig. 3 Content of SOC in sediment during the period of 2015—2017 relative to soil fertility building practice

圖4 2015—2017年不同施肥措施下泥沙有機(jī)碳流失總量Fig. 4 Total SOC loss in sediment during the period of 2015—2017 relativeto soil fertility building practice

表3 泥沙有機(jī)碳流失總量影響因素相關(guān)分析Table 3 Correlation analysis of influencing factors of total SOC loss in sediments

3 討 論

3.1 培肥措施對(duì)土壤侵蝕的影響

本研究表明，紅壤坡耕地降雨主要發(fā)生花生生長(zhǎng)季，降雨與徑流、侵蝕之間均存在一定的響應(yīng)關(guān)系。常規(guī)施肥條件下，紅壤坡耕地平均土壤侵蝕模數(shù)為3 745 t·km-2·a-1（表2），是紅壤區(qū)土壤容許流失量的7倍以上，侵蝕模數(shù)僅低于湘中贛中丘陵區(qū)和贛南閩西南低山區(qū)，與湘西中低山黃壤區(qū)基本持平，在土壤潛在危險(xiǎn)性分級(jí)中為危險(xiǎn)型[15］，說明常規(guī)施肥條件下紅壤坡耕地防治土壤侵蝕面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

與常規(guī)施肥相比，秸稈覆蓋和豬糞培肥土壤侵蝕模數(shù)分別降低了91%和61%，顯著地阻控了土壤侵蝕（P＜ 0.05）（圖2、表2）。施用秸稈覆蓋減少了地表產(chǎn)流（圖1、表1），主要是因?yàn)榻斩捀采w不僅能夠改善下墊面狀況，增加地表入滲，滯后坡面產(chǎn)流時(shí)間，還能有效削弱雨滴濺蝕，減緩?fù)寥澜Y(jié)皮的形成，此外秸稈覆蓋可以有效攔蓄土壤顆粒隨徑流遷移，減少土壤侵蝕量[16］。豬糞培肥改善土壤侵蝕僅次于秸稈覆蓋，主要是因?yàn)樨i糞培肥能夠顯著增加花生生物量（P＜ 0.05）[17］，地上生物量增多有利于地表植被截留降雨，降低雨滴動(dòng)能，進(jìn)而減緩徑流對(duì)地表的沖刷，同時(shí)地下生物量的增加和植物根系在土體中的生長(zhǎng)，在一定程度上提高了土壤抗濺蝕的能力，起到了抑制地表侵蝕的作用[18］。另有研究表明，豬糞培肥能夠顯著提高土壤有機(jī)碳和團(tuán)聚體水穩(wěn)定性，改善土壤結(jié)構(gòu)，有利于減少地表產(chǎn)流[13］。相關(guān)研究表明，生物質(zhì)炭豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)，使其具有一定的持水性[19］，施用生物質(zhì)炭可以增加主導(dǎo)產(chǎn)流作用的有效孔隙度，提高土壤飽和導(dǎo)水率，有利于削減地表徑流，減少土壤侵蝕[20］。但本研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照處理相比，添加水稻生物質(zhì)炭并沒有起到減少徑流和抑制土壤侵蝕的作用，這與吳昱[21］、魏永霞[22］等的研究不符，除與秸稈生物質(zhì)炭本身質(zhì)量輕、顆粒小、團(tuán)聚能力弱等物理性質(zhì)有關(guān)外，還可能受紅壤坡耕地降雨特征和地形的影響，使土體中水稻生物質(zhì)炭極易隨地表徑流和侵蝕土壤損失[17］。在本研究中，泥沙有機(jī)碳以施肥加生物質(zhì)炭處理流失最多，進(jìn)一步佐證了大量生物質(zhì)炭極易流失，說明水稻生物質(zhì)炭并不適宜作為水土流失的阻控措施在紅壤坡耕地實(shí)施。

3.2 培肥措施對(duì)土壤有機(jī)碳流失的影響

不同培肥措施下泥沙有機(jī)碳含量存在差異，有機(jī)碳含量以豬糞培肥處理最高，再次為秸稈覆蓋和水稻生物質(zhì)炭處理（圖3），但有機(jī)碳流失總量以水稻生物質(zhì)炭流失最多，豬糞培肥和秸稈覆蓋處理下有機(jī)碳流失總量均低于對(duì)照和常規(guī)施肥處理（圖4），說明施用豬糞培肥和秸稈覆蓋不僅可以增加土體中有機(jī)碳含量，同時(shí)相較其他培肥處理，還可以有效減少有機(jī)碳隨侵蝕土壤流失。已有研究表明，坡面侵蝕過程中，由于土壤有機(jī)碳的選擇性遷移，有機(jī)碳在泥沙中存在明顯富集現(xiàn)象[6,23］，降雨特征和土壤侵蝕量是決定侵蝕過程中有機(jī)碳流失量關(guān)鍵因子[7,24］，這與本文研究結(jié)果相一致（表3）。

泥沙中有機(jī)碳含量以豬糞培肥最高，這主要是因?yàn)樨i糞本身富含有機(jī)碳，施入后能夠顯著增加土壤團(tuán)聚體含量，增強(qiáng)土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性[25］，但由于紅壤坡耕地降雨主要發(fā)生在花生生長(zhǎng)季，暴雨集中出現(xiàn)在花生出苗期、苗期和開花下針期（4-6月份），該時(shí)段花生地上部分生長(zhǎng)緩慢，葉面積指數(shù)較低[16］，未能有效攔截降雨，導(dǎo)致豬糞培肥處理下泥沙有機(jī)碳含量偏高；而在花生生長(zhǎng)季后期，花生地上冠層生長(zhǎng)旺盛，滯留降雨作用凸顯，減少了雨滴對(duì)地面的侵蝕，地下根系的生長(zhǎng)在一定程度上增加了地表入滲，減少了地表徑流。總體而言，施用豬糞培肥，增加了流失土壤的有機(jī)碳含量，但由于其地上冠層的滯流作用、地下根系對(duì)徑流的入滲作用以及豬糞促進(jìn)土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性多種作用疊加，使豬糞培肥下泥沙有機(jī)碳流失總量低于對(duì)照和常規(guī)施肥處理，有效抑制了土壤中有機(jī)碳隨侵蝕遷移出土體。秸稈還田是促進(jìn)團(tuán)聚體形成和增加表層土壤有機(jī)碳的重要措施[9］，本研究中，秸稈覆蓋處理下有機(jī)碳含量高于常規(guī)施肥處理，但徑流系數(shù)遠(yuǎn)低于其他培肥措施（圖3，表1），雖然秸稈覆蓋處理下泥沙細(xì)顆粒富含有機(jī)碳，但由于流失泥沙量最少（圖2，表2），因而有機(jī)碳流失總量低（圖4）。水稻生物質(zhì)炭雖然也在一定程度上增加了流失土壤的有機(jī)碳含量，但水稻生物質(zhì)炭質(zhì)量輕、顆粒小，在南方強(qiáng)降雨條件下，地表徑流又以蓄滿產(chǎn)流為主[26］，使生物質(zhì)炭極易被帶出土體。因此，生物炭處理下土壤侵蝕量大（圖2，表2），有機(jī)碳總流失量大（圖4）。

總之，紅壤坡耕地主要以水力侵蝕為主，在降雨和徑流的共同作用下，土體遭受侵蝕，養(yǎng)分在泥沙中富集，土壤侵蝕一方面破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，另一方面流失泥沙攜帶養(yǎng)分遷移進(jìn)入水體，導(dǎo)致原坡面養(yǎng)分流失，土壤肥力下降，造成受納水體富營(yíng)養(yǎng)化，形成非點(diǎn)源污染[27］。本研究表明，秸稈覆蓋和豬糞培肥在阻控紅壤坡耕地水土流失、改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、保持土壤肥力方面效果顯著。秸稈覆蓋能夠極大地改善下墊面狀況，降低地表徑流對(duì)土壤的侵蝕，同時(shí)由于秸稈能夠在水熱條件下快速分解并釋放養(yǎng)分，促進(jìn)作物生長(zhǎng)[28］。本研究水稻秸稈覆蓋效果最好，但是從稻田到旱地的秸稈運(yùn)輸成本高。紅壤旱地一般種植經(jīng)濟(jì)作物，就地取材的秸稈資源貧乏，秸稈覆蓋措施難以大范圍推廣。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，紅壤地區(qū)畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá)，豬糞資源豐富[17］，豬糞不僅能夠有效增加土壤養(yǎng)分，還能增加水穩(wěn)性大團(tuán)聚體數(shù)量、提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性，有效改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)作物地上部分生長(zhǎng)，在雨季后期截留降雨，阻控水土流失效果明顯。因此，施用豬糞是紅壤坡耕地培肥土壤和阻控水土流失有效且適宜的措施。

4 結(jié) 論

紅壤坡耕地降雨主要發(fā)生花生生長(zhǎng)季，降雨與徑流、侵蝕之間均存在一定的響應(yīng)關(guān)系。秸稈覆蓋和豬糞培肥減流減沙效果明顯優(yōu)于單施化肥和添加水稻生物質(zhì)炭，能夠改善紅壤坡耕地土壤侵蝕狀況。泥沙有機(jī)碳含量以施肥加豬糞培肥最高，有機(jī)碳流失總量以施肥加水稻生物質(zhì)炭最高，常規(guī)施肥和不施肥次之，再次為施肥加豬糞培肥，以施肥加秸稈覆蓋措施下流失最少，且泥沙有機(jī)碳流失主要發(fā)生在花生生長(zhǎng)季。秸稈和豬糞作為高含碳量物質(zhì)，分別以覆蓋和施入土體的形式作用于紅壤坡耕地，有效抑制了泥沙攜帶土壤有機(jī)碳流失，在防治紅壤坡耕地土壤侵蝕，減少土壤養(yǎng)分流失方面作用顯著。水稻生物質(zhì)炭受當(dāng)?shù)刈匀惶卣骱妥陨碣|(zhì)地的影響，極易隨地表徑流和侵蝕土壤大量流失，在紅壤區(qū)水土保持方面并無顯著作用。

致 謝感謝中國(guó)科學(xué)院鷹潭紅壤生態(tài)實(shí)驗(yàn)站提供降雨數(shù)據(jù)。