红壤坡地不同利用方式氮流失特征及其控制

【摘要】：红壤坡地是我国长江中下游地区主要的土地资源之一,区域水热资源丰富,生物生产潜力巨大,也是人口密度最高、人类活动最为频繁的区域之一。但是由于长期缺乏合理性利用,自然植被遭到破坏,水土流失严重、土壤退化,致使坡生态遭到严重破坏。而坡地氮素流失造成的农业面源污染问题已成为人们重要关注的环境问题,研究红壤坡地氮素流失特征及其控制措施对于坡地的持续利用和坡地面源污染造成的水质危机的解决有着非常重要的意义。本文以湖南省茶陵县泡桐林地和湘阴县玉米坡耕地为研究对象,通过设置不同的施肥措施和氮素流失控制措施处理,研究红壤坡林地利用和农业利用地表径流量之间的差异,地表径流量和降雨量之间的关系,评估红壤坡地不同利用方式对水环境的影响,提出红壤坡地养分流失的控制措施。研究结果表明： (1)泡桐林施肥方式对地表水环境的影响较小,年径流氮流失量在70.0～451.3 g·hm-2,其中泥沙流失氮量在52.4～147.1 g·hm-2。泡桐林地氮流失主要以径流水溶性氮为主。林地施肥增加了径流水溶性总氮浓度,而对泥沙结合态氮浓度影响不大。林下植被覆盖能有效的降低坡地产流产沙量以及氮流失量。在降雨过程中,径流中总氮和NH4+-N浓度变化趋势相一致,均为径流形成后的20分钟左右浓度达到高峰,然后逐渐降低,在60-80分钟后趋于稳定。而NO3--N浓度则是在径流形成后的10分钟就达到第一个高峰,然后迅速降低,在20分钟左右达到低谷,然后又逐渐上升,在60分钟左右达到第二个高峰,之后逐渐降低。 (2)红壤坡耕地年径流氮流失量在156～475 g·hm-2,其中泥沙流失氮量在150～279 g·hm-2。坡耕地减氮施肥能减少玉米生育期中氮素径流损失量,减氮处理氮素径流损失量比常规施肥处理减少12.54～28.68%,但减氮施肥并不能降低径流中氮的浓度。减氮施肥会在不同程度上影响玉米产量,减氮20%范围内对玉米产量没有十分显著的影响,达到30%时玉米产量表现出减产。减量施肥一定程度提高N肥肥效和肥料利用率。 (3)红壤坡耕地的试验表明,生态拦截技术能有效减少地表径流量和泥沙流失量。生态拦截技术减少径流量5.7%～17.1%,泥沙流失量减少了40.1%～45.6%。拦截径流氮效果显著,径流中总氮的去除效果达到26.5%～44.9%。生态拦截处理对玉米产量均表现出增产,比顺坡玉米提高了4%～8.1%,且NP化肥肥效和肥料利用率提高。 (4)本试验条件下,坡耕地的泥沙流失量明显大于坡林地泥沙流失量,09年坡耕地的泥沙流失量是坡林地的2.9倍,2010年坡耕地是坡林地的1.6倍。