3種耕作土壤磷隨地表徑流流失的特征及影響因素

劉 娟,張淑香,寧東衛(wèi),張乃明①

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,云南 昆明 650201;2.云南省土壤培肥與污染修復(fù)工程實(shí)驗(yàn)室,云南 昆明 650201;3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所,北京 100081;4.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院,云南 昆明 650201)

農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染已逐步成為水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因[1],特別是以農(nóng)田土壤磷(P)流失為主的農(nóng)田非點(diǎn)源污染,已成為水環(huán)境污染的一個(gè)重要來源[2-4]。已有研究表明,不同利用方式下土壤P 流失表現(xiàn)為耕作土壤>草地>林地/玉米地或休閑地>小麥地[5],黑土、潮土和紅壤為我國(guó)重要的耕作土壤,黑土廣泛分布于東北三省,潮土分布于華北五省,而紅壤則分布在南方十幾個(gè)省,且各自所在區(qū)域均為季風(fēng)氣候區(qū),降水年際分布不均,夏季多暴雨,導(dǎo)致水土流失及其引起的養(yǎng)分流失問題十分嚴(yán)重[2]。由于長(zhǎng)期施用肥料導(dǎo)致P在土壤中累積,當(dāng)產(chǎn)生水土流失時(shí)P隨地表徑流進(jìn)入水體中,導(dǎo)致農(nóng)田非點(diǎn)源P污染負(fù)荷增加[6]。

農(nóng)田土壤徑流流失受到多種因素的影響,大量研究表明地表徑流流失除了與土壤本身的性質(zhì)有關(guān)外,還受到氣候因子和農(nóng)作管理因子等因素的影響[7],地表徑流是土壤P進(jìn)入水體的主要途徑之一[8]。在人工降雨條件下,土壤P流失與土壤有效P含量的關(guān)系以及雨強(qiáng)對(duì)地表徑流、土壤侵蝕及流失的養(yǎng)分影響已有不少報(bào)道,但上述研究大多集中于單一土壤和單一影響因素的探討。筆者選取黑土、潮土和紅壤作為研究對(duì)象,采用人工模擬降雨的試驗(yàn)方法,研究不同P含量水平和降雨強(qiáng)度下黑土、潮土和紅壤徑流P流失特征,對(duì)于水環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 土壤樣品采集

在全國(guó)耕地土壤中,東北黑土和潮土耕地面積分別占我國(guó)耕地面積的24.71%和9.39%,紅壤耕地面積占全國(guó)耕地總面積的36%,3種土壤的耕地面積累計(jì)占全國(guó)耕地面積的69.1%[9],且3種土壤所在區(qū)域?yàn)槲覈?guó)糧食的主產(chǎn)區(qū),都面臨著P累積的問題。供試土壤包括黑土、潮土和紅壤3種類型：黑土采自吉林省公主嶺市(43°29′33″～43°29′43″ N,124°49′48″～124°50′18″ E),所在區(qū)域靠近大黑山山脈,地形為緩坡,坡度在10°以下,土壤質(zhì)地以壤質(zhì)黏土為主；潮土采自河南省農(nóng)科院試驗(yàn)地(34°47′25″ N,113°40′42″ E),所在區(qū)域地形較平坦,土壤質(zhì)地為砂質(zhì)黏土;紅壤采自云南省昆明市宜良縣九鄉(xiāng)鄉(xiāng)(25°06′07″～25°06′30″ N,103°20′20″～103°22′19″ E),地形為丘陵,坡度在5°～15°之間,土壤質(zhì)地為南方典型的壤質(zhì)黏土。每類土壤大致分為低、中、高3種含磷水平(表1)。土地利用方式均為旱地,農(nóng)業(yè)以種植玉米為主,3種土壤在研究區(qū)內(nèi)均具有典型性和代表性。于2017年4月按照隨機(jī)多點(diǎn)混合采樣法,采集0～20 cm農(nóng)田耕層土壤,經(jīng)過風(fēng)干后過2 mm孔徑篩,去除土樣中的根茬、動(dòng)物殘?bào)w和石塊等雜物混勻備用。于2017年5月測(cè)定土壤基本性質(zhì),供試土壤的基本情況見表1～2。

表1 供試土壤的化學(xué)性狀

Table 1 Chemical properties of tested soil (0-20 cm)

土壤類型P含量水平經(jīng)緯度采樣位置pH值w(有機(jī)質(zhì))/(g·kg-1)w(速效磷)/(mg·kg-1)w(全磷)/(g·kg-1) 黑土低43°29′43″ N,124°49′48″ E公主嶺市吉林省農(nóng)科院7.5627.89.40.41 中43°29′37″ N,124°50′12″ E公主嶺市朝陽(yáng)坡鎮(zhèn)7.6324.222.00.55 高43°29′33″ N,124°50′18″ E公主嶺市朝陽(yáng)坡鎮(zhèn)7.4622.458.90.72 潮土低34°47′25″ N,113°40′42″ E河南省農(nóng)科院試驗(yàn)地8.259.38.50.76 中34°47′25″ N,113°40′42″E河南省農(nóng)科院試驗(yàn)地8.019.333.40.87 高34°47′25″ N,113°40′42″ E河南省農(nóng)科院試驗(yàn)地8.168.842.30.91 紅壤低25°06′30″ N,103°22′19″ E宜良縣九鄉(xiāng)風(fēng)景區(qū)5.5714.329.10.63 中25°06′07″ N,103°20′34″ E宜良縣九鄉(xiāng)鄉(xiāng)大山街4.7918.237.20.64 高25°06′10″ N,103°20′20″ E宜良縣九鄉(xiāng)鄉(xiāng)大比者4.9220.263.90.99

表2 供試土壤的物理性狀

Table 2 Physical properties of tested soil (0-20 cm)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用人工模擬降雨法,人工降雨裝置采用的是南京林業(yè)大學(xué)人工模擬降雨實(shí)驗(yàn)室(南林電子)生產(chǎn)的NLJY-10型人工模擬降雨控制系統(tǒng),降雨強(qiáng)度的變化范圍為6～120 mm·h-1,降雨過程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。噴頭類型為散噴型,降雨高度為16 m,有效降雨面積約40 m2,該人工模擬降雨控制系統(tǒng)通過雨滴的終點(diǎn)速度以及大、中、小雨滴所占比例數(shù)(雨滴分布)來控制精度,雨滴直徑大小采用色斑法測(cè)定,雨滴終點(diǎn)速度采用高速攝影法校驗(yàn),在進(jìn)行降雨試驗(yàn)前對(duì)不同降雨強(qiáng)度進(jìn)行率定,降雨期間在地面設(shè)置8個(gè)雨量筒,根據(jù)雨量筒觀測(cè)的降雨量取其平均值,進(jìn)行降雨均勻度的測(cè)定和雨強(qiáng)標(biāo)定,率定后降雨均勻系數(shù)達(dá)95%以上,雨滴降落終速可達(dá)到自然雨滴的99%,降雨特性接近天然降雨。試驗(yàn)采用長(zhǎng)×寬×高為700 cm×280 cm×220 cm的容器作為盛土容器,裝入等量0～20 cm耕層土。試驗(yàn)共設(shè)置3個(gè)降雨強(qiáng)度和1個(gè)坡度。雨強(qiáng)的設(shè)置結(jié)合了黑土區(qū)、潮土區(qū)和紅壤區(qū)3個(gè)區(qū)域小雨、中雨和大雨的發(fā)生頻率,設(shè)計(jì)雨強(qiáng)分別為30、60和90 mm·h-1;平地發(fā)生地表徑流的可能性很小,地表徑流多發(fā)生在坡地,東北地區(qū)坡度一般在10°以下,潮土區(qū)坡度在5°～15°之間,而紅壤區(qū)耕地大部分坡度在5°～15°之間,綜合考慮3個(gè)地區(qū)坡耕地狀況,降雨坡度設(shè)計(jì)為8°;降雨時(shí)間設(shè)置為32 min,每隔4 min收集1次徑流樣品,記錄徑流體積,徑流結(jié)束后取各時(shí)段采集的徑流樣品進(jìn)行測(cè)定,供試3種土壤類型均設(shè)置3個(gè)重復(fù)。

1.3 分析方法

徑流中總磷(TP)濃度采用過硫酸鉀-鉬酸銨分光光度法(GB 11893—89)測(cè)定;可溶性磷(TDP)濃度采用0.45 μm孔徑濾膜過濾,過硫酸鉀-鉬酸銨分光光度法(GB 11893—89)測(cè)定;顆粒態(tài)磷(PP)濃度為TP與TDP濃度的差值;土壤pH值采用玻璃電極法測(cè)定;土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀-外加熱法測(cè)定;土壤TP含量采用NaOH熔融-鉬銻抗比色法測(cè)定;土壤有效磷含量(Olsen-P)采用0.5 mol·L-1NaHCO3溶液浸提,鉬藍(lán)比色法測(cè)定[10]。

場(chǎng)降雨徑流污染物流失量的計(jì)算公式[11]為

(1)

式(1)中，L為流失量,mg·m-2;ci為取樣段內(nèi)污染物濃度,mg·L-1;vi為取樣時(shí)間段內(nèi)徑流體積,L;n為降雨取樣次數(shù);So為徑流槽面積,m2。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016軟件進(jìn)行整理和作圖,采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行方差分析、多重比較等統(tǒng)計(jì)分析,所有數(shù)據(jù)均采用3次平行降雨實(shí)驗(yàn)所獲數(shù)據(jù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種耕作土壤表層P累積狀況

3種不同土壤表層P累積狀況如圖1所示。試供土壤w(TP)為0.41～0.99 g·kg-1,w(有效P)為8.5～63.9 mg·kg-1。將3種土壤的TP和有效P含量與全國(guó)第二次土壤普查的養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,供試土壤TP含量達(dá)到2級(jí)、3級(jí)和4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的分別占全部土樣的33%、44%和22%,供試土壤有效P含量達(dá)到1級(jí)、2級(jí)和4級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的分別占全部土樣的33%、44%和22%,說明黑土、潮土和紅壤P含量在土壤表層都有一定程度的累積。多因素方差分析顯示,各土壤類型間TP和有效P含量呈顯著差異(P<0.05)。

直方柱上方大寫字母不同表示同一P含量水平下不同土壤類型間P累積差異顯著(P<0.05), 小寫字母不同表示同一土壤類型下不同P含量水平間P累積差異顯著(P<0.05)。圖1 3種土壤表層P累積狀況Fig.1 Phosphorus accumulation in surface layer of three soil types

2.2 3種土壤類型磷徑流流失特征

由表3可知，黑土、潮土和紅壤表層徑流中ρ(TP)為0.143～1.220 mg·L-1,ρ(TDP)為0.035～0.474 mg·L-1,不同土壤間ρ(TP)和ρ(TDP)從大到小依次為潮土>紅壤>黑土。從徑流流失量來看,黑土、潮土和紅壤徑流中TP流失量的平均值分別為6.06、12.40和7.85 mg·m-2,TDP分別為2.22、2.86和2.47 mg·m-2,不同土壤間TP和TDP流失量與濃度的分布規(guī)律一致,即潮土>紅壤>黑土。潮土的TP和TDP流失量都大于紅壤和黑土,主要是因?yàn)殡m然潮土本身肥力水平不高,但是潮土所在區(qū)域?yàn)槲覈?guó)主要的農(nóng)耕區(qū),施用磷肥的水平高,且潮土土壤質(zhì)地為砂質(zhì)黏土,黏粒含量較其他幾種土壤少,土壤P的移動(dòng)擴(kuò)散性強(qiáng)。地表徑流流失的P從形態(tài)上可以分為顆粒態(tài)和溶解態(tài),黑土TDP流失量占TP流失量比例為26.55%～46.08%,潮土占10.59%～46.41%,紅壤占17.13%～43.55%。TDP并不是地表徑流流失的主要形態(tài),PP才是這3種土壤地表徑流磷流失的主要形態(tài)。

2.3 土壤P含量對(duì)土壤徑流P流失的影響

2.3.1土壤P含量對(duì)徑流P濃度的影響

徑流中各形態(tài)P流失量見圖2。在相同的降雨強(qiáng)度下,不同P含量黑土、潮土和紅壤表層徑流中ρ(TP)分別為0.203～0.361、0.486～0.931和0.357～0.476 mg·L-1,ρ(TDP)為0.054～0.133、0.196～0.474和0.057～0.116 mg·L-1,其大小順序?yàn)楦逷含量>中P含量>低P含量,與土壤表層有效P含量分布規(guī)律一致,這表明土壤表層徑流中P濃度主要取決于地表有效磷的含量。方差分析得出,3種土壤高P水平徑流中TP濃度顯著高于其他2個(gè)水平,黑土、潮土和紅壤的TP濃度分別是低P水平的1.77、1.91和1.33倍,TDP濃度分別是低P水平的2.46、2.42和2.05倍,而低P含量和中P含量之間不存在顯著性差異,且3個(gè)P含量水平土壤徑流中ρ(TP)平均值均高于水體富營(yíng)養(yǎng)化閾值(0.02 mg·L-1),說明土壤P通過徑流流失對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化具有貢獻(xiàn)作用。

表3 不同土壤徑流中P濃度及流失量

Table 3 Phosphorus concentrations and loss in runoff of different soil types

土壤類型ρ(TP)/(mg·L-1)ρ(TDP)/(mg·L-1)TP流失量/(mg·m-2)TDP流失量/(mg·m-2)范圍平均值范圍平均值范圍平均值范圍平均值 黑土0.143～0.6840.3160.035～0.2450.1181.79～16.456.060.48～6.812.22 潮土0.240～1.2200.6380.045～0.4740.1943.33～29.4312.400.57～6.022.86 紅壤0.232～0.7040.4380.054～0.2560.1182.50～15.157.850.70～6.302.47

直方柱上方大寫字母不同表示相同P含量水平下不同土壤類型間地表徑流P濃度差異顯著(P<0.05), 小寫字母不同表示同一土壤類型下不同P含量水平間地表徑流P濃度差異顯著(P<0.05)。圖2 不同P含量水平土壤徑流中的P濃度Fig.2 Phosphorus concentrations in the runoff with different soil phosphorus contents

2.3.2土壤P含量對(duì)徑流P流失量的影響

土壤不同P含量徑流中各形態(tài)P流失量如表4所示。

表4 不同P含量土壤徑流液中各形態(tài)P流失量

Table 4 Phosphorus loss in runoff with different soil phosphorus contents

土壤類型P含量水平TP流失量/(mg·m-2)TDP流失量/(mg·m-2)TDP流失量占比/% 黑土低2.83±0.360.79±0.0627.75 中3.44±0.131.31±0.1837.90 高4.81±0.451.71±0.2235.57 潮土低6.70±0.532.64±0.2239.34 中7.28±0.753.38±0.3146.41 高17.73±1.765.11±0.3328.81 紅壤低4.54±0.411.17±0.0525.86 中5.72±0.461.51±0.0226.38 高6.29±0.772.61±0.1741.53

3種土壤表層徑流中TP流失量為2.83～11.73 mg·m-2,TDP為0.79～5.11 mg·m-2,將不同P含量土壤徑流中P流失量進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)黑土、潮土和紅壤徑流中TP和TDP流失量隨著土壤P含量的提高而增大。回歸分析得出徑流中TP流失量與土壤中有效P的回歸方程為

Y1=2.642 5e0.010 3x(R2=0.984 6,P<0.01,

n=9),

(2)

Y2=4.954 9e0.023 3x(R2=0.573 8,P<0.05,

n=9),

(3)

Y3=3.8765 e0.007 9x(R2=0.742 6,P<0.05,

n=9)。

(4)

式(2)～(4)中,x為土壤中有效P含量,mg·kg-1;Y1、Y2和Y3分別為黑土、潮土和紅壤徑流中TP 流失量，mg·m-2。由回歸方程可知,P含量高的土壤徑流中TP流失量也高。雖然3種土壤徑流中TP流失量與土壤中有效P含量均呈顯著或極顯著相關(guān),但是其R2存在差異,說明土壤P含量對(duì)不同土壤徑流中P流失量的影響程度不同。

2.4 降雨強(qiáng)度對(duì)土壤P徑流流失的影響

2.4.1降雨強(qiáng)度對(duì)徑流P濃度的影響

不同降雨強(qiáng)度對(duì)徑流P濃度的影響如圖3所示。當(dāng)降雨強(qiáng)度由30增加到90 mm·h-1時(shí),在同一P水平條件下黑土徑流中TP濃度增加了102.28%,TDP增加了135.93%;潮土徑流中TP濃度增加了303.95%,TDP增加了352.70%;紅壤徑流中TP濃度增加了108.70%,TDP增加了237.74%。從徑流中TDP濃度占TP濃度的比例來看,不同降雨強(qiáng)度下黑土徑流中TDP占TP的比例為33.61%～39.20%,潮土為25.53%～43.91%,紅壤為18.26%～26.29%。由此可見,TDP并不是徑流中P流失的主導(dǎo)形態(tài), PP才是這3種土壤地表徑流P流失的主要形態(tài)。

直方柱上方大寫字母不同表示同一降雨強(qiáng)度下不同土壤類型間地表徑流P濃度差異顯著(P<0.05), 小寫字母不同表示同一土壤類型下不同降雨強(qiáng)度間地表徑流P濃度差異顯著(P<0.05)。圖3 不同降雨強(qiáng)度下土壤地表徑流P濃度Fig.3 Phosphorus content in the runoff under different rainfall intensity

2.4.2降雨強(qiáng)度對(duì)徑流磷素流失量的影響

不同降雨強(qiáng)度下黑土、潮土和紅壤徑流液中TP流失量分別為2.77～8.37、3.03～21.70和4.08～15.15 mg·m-2,TDP為0.79～3.83、0.76～6.02和0.70～4.51 mg·m-2(表5)。

表5 不同降雨強(qiáng)度下土壤地表徑流液中各形態(tài)P流失量

Table 5 Phosphorus loss in runoff under different rainfall intensity

土壤類型降雨強(qiáng)度/(mm·h-1)TP流失量/(mg·m-2)TDP流失量/(mg·m-2)TDP流失量占比/% 黑土302.77±0.250.83±0.0730.02 603.44±0.130.79±0.0622.83 908.37±0.953.83±0.4145.58 潮土303.03±0.180.76±0.0625.19 607.28±0.763.38±0.3146.41 9021.70±0.556.02±0.3827.74 紅壤304.08±0.380.70±0.0817.13 604.54±0.411.17±0.0525.86 9015.15±1.424.51±0.2429.76

土壤P的流失量與降雨強(qiáng)度有密切關(guān)系,降雨強(qiáng)度越大,對(duì)土壤的沖刷能力越強(qiáng),地表徑流帶走的P越多。通過回歸分析得出徑流中TP濃度與降雨強(qiáng)度的回歸方程為

Y1=0.093 3x-0.735 6 (R2=0.838 2,P<0.01,n=9),

(5)

Y2=0.311 2x-0.800 4 (R2=0.910 2,P<0.01,n=9),

(6)

Y3=0.184 5x-3.143 8 (R2=0.781 1,P<0.01,n=9)。

(7)

式(5)～(7)中,x為降雨強(qiáng)度,mm·h-1;Y1、Y2和Y3分別為黑土、潮土和紅壤徑流中TP流失量,mg·m-2。

由回歸方程可知,不同土壤徑流液中TP流失量與降雨強(qiáng)度都存在線性關(guān)系,雨強(qiáng)越大,TP流失量越大。潮土的線性關(guān)系最好,其次是黑土和紅壤。3種土壤徑流中TP濃度與降雨強(qiáng)度達(dá)顯著性相關(guān)。由于3種土壤徑流中TP濃度與降雨強(qiáng)度具有較強(qiáng)的相關(guān)性,且降雨強(qiáng)度越大對(duì)P輸出的貢獻(xiàn)率越大,因此在雨季應(yīng)采取減少坡面土壤流失措施,均可有效遏制土壤養(yǎng)分的流失。

3 討論

3.1 不同類型耕作土壤徑流流失特征

在相同的降雨條件下,不同類型土壤地表徑流中P濃度差別較大,TP和TDP濃度從大到小依次為潮土>紅壤>黑土。從徑流流失量來看,不同土壤間徑流TP和TDP流失量與濃度的分布規(guī)律一致,即潮土>紅壤>黑土。分析其原因,可能是因?yàn)橥寥佬再|(zhì)的不同使得在相同模擬條件下土壤地表徑流中P濃度和流失量存在差異。該研究中潮土的TP和TDP流失量均大于紅壤和黑土,主要是因?yàn)殡m然潮土本身肥力水平不高,但潮土所在區(qū)域?yàn)槲覈?guó)主要的農(nóng)耕區(qū),施用的P含量高,且潮土土壤質(zhì)地為砂質(zhì)黏土,黏粒含量較其他2種土壤少,土壤P的移動(dòng)擴(kuò)散性強(qiáng),導(dǎo)致潮土地表徑流中的P流失量高于其他2種土壤。

降雨時(shí)土壤P不僅以溶解態(tài)形式隨徑流流失,還以顆粒態(tài)形式被泥沙攜帶而遷移出土體。不同土壤類型土壤-水系統(tǒng)中P的遷移過程存在明顯差異,因?yàn)椴煌耐寥李愋屯寥鲤ち！含量、pH值等理化性質(zhì)差異較大。在相同的降雨條件下,黑土、潮土和紅壤地表徑流P流失的主要形態(tài)是顆粒態(tài),這與前人得出的P從農(nóng)田土壤向地表水流失主要受降雨-徑流的驅(qū)動(dòng),大部分以顆粒態(tài)形式流失的結(jié)論一致[12]。在降雨過程中,顆粒態(tài)P的流失與降雨強(qiáng)度、徑流等因素有密切關(guān)系,降雨強(qiáng)度越大,雨滴對(duì)地表的沖擊作用就越強(qiáng)，顆粒態(tài)P被徑流液攜帶至附近河流和湖泊中,對(duì)水環(huán)境造成巨大威脅。因此,在暴雨易發(fā)期間,應(yīng)根據(jù)不同土壤徑流流失特性,采用合理的種植方式,適當(dāng)控制磷肥的施用,降低土壤P含量及徑流流失,以此來減少顆粒態(tài)P的流失量。

3.2 土壤徑流中P流失量與土壤P含量的關(guān)系

徑流中P濃度與土壤本身P含量有密切關(guān)系。隨著土壤P含量的提高,徑流中各形態(tài)P流失量增加。黑土、潮土和紅壤地表徑流中TP和TDP濃度大小順序?yàn)楦逷含量>中P含量>低P含量,與土壤表層有效P含量分布規(guī)律一致。黑土、潮土和紅壤地表徑流中TP流失量與土壤中有效P含量呈指數(shù)關(guān)系,R2分別為0.984 6、0.573 8和0.742 6,說明隨著土壤P含量的提高,地表徑流中P濃度相應(yīng)提高,P流失風(fēng)險(xiǎn)也增大。這與國(guó)外一些研究得出的土壤Mehlich-3P和地下徑流P濃度,尤其是溶解P濃度呈指數(shù)關(guān)系[13]相一致。李學(xué)平等[14]研究也得出紫色土有效P含量和P滲漏量符合指數(shù)關(guān)系。陳曦等[15]也通過指數(shù)函數(shù)模型模擬土壤徑流DP濃度變化過程。由此可見,土壤有效P含量可以用來作為農(nóng)田土壤P環(huán)境評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)依據(jù)之一,可以指示土壤P流失風(fēng)險(xiǎn)的大小。

同樣都是對(duì)地表徑流中TP流失量與土壤中有效P進(jìn)行指數(shù)關(guān)系擬合,但是3種土壤卻表現(xiàn)出不同的相關(guān)性。黑土指數(shù)關(guān)系最好,其次是紅壤和潮土。在模擬條件相同的情況下,這些相關(guān)性的差別主要是與土壤本身的性質(zhì)有關(guān),黑土主要受土壤P含量的影響,而紅壤和潮土還受到土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量和施肥等因素的影響。

3.3 土壤徑流中P流失量與降雨強(qiáng)度的關(guān)系

研究發(fā)現(xiàn)降雨強(qiáng)度主要是通過影響雨滴擊濺坡面土壤的動(dòng)能以及坡面徑流的流速來影響徑流中P濃度以及流失量[16]。筆者研究發(fā)現(xiàn),在降雨強(qiáng)度為30～90 mm·h-1時(shí),黑土、潮土和紅壤地表徑流中TP和TDP濃度隨著降雨強(qiáng)度的增加而增加。不同土壤徑流中TP流失量與降雨強(qiáng)度存在線性關(guān)系,潮土的線性關(guān)系最好,其次是黑土和紅壤,這主要是因?yàn)槌蓖翞樯百|(zhì)黏土,而黑土和紅壤為壤質(zhì)黏土,在相同的降雨強(qiáng)度下,砂質(zhì)黏土的流失風(fēng)險(xiǎn)大于壤質(zhì)黏土,同時(shí)潮土的質(zhì)地也使其在降雨過程中更易于被沖刷,所以潮土線性關(guān)系最好。在潮土區(qū),特別是有一定坡度的潮土區(qū),應(yīng)該加強(qiáng)控制土壤侵蝕,提高植被覆蓋率,緩解降雨對(duì)土壤的沖刷作用。同時(shí)采用合理的耕作制度，減少土壤侵蝕和土壤P流失。

該研究中得出的結(jié)論與羅春燕等[17]得出的地表徑流TP濃度和流失量隨降雨強(qiáng)度的增加而增大相同。袁溪等[11]發(fā)現(xiàn)在降雨強(qiáng)度為30～100 mm·h-1條件下,降雨強(qiáng)度越大則TP流失量越大,且相同P單位面積流失量與降雨強(qiáng)度有明顯的線性關(guān)系,筆者研究也得出了相似的結(jié)論,說明降雨強(qiáng)度是影響土壤P向水體遷移的重要因素之一。

4 結(jié)論

(1)試供土壤w(TP)為0.41～0.99 g·kg-1,w(有效磷)為8.5～63.9 mg·kg-1,黑土,潮土和紅壤P含量在土壤表層均有一定程度的累積。

(2)3種耕作土壤表層徑流中P濃度和流失量表現(xiàn)為潮土>紅壤>黑土,徑流中P流失的主要形態(tài)是顆粒態(tài)。

(3)隨著P含量水平的提高,地表徑流中各P形態(tài)流失的負(fù)荷增加,3種耕作土壤徑流中TP流失量與土壤有效P含量呈指數(shù)關(guān)系。

(4)隨著降雨強(qiáng)度的增加,地表徑流中TP和TDP濃度增加,3種土壤徑流中TP流失量與降雨強(qiáng)度呈線性關(guān)系,潮土的線性關(guān)系最好,其次是黑土和紅壤。