【摘要】：水體富營養(yǎng)化的是當今世界水環(huán)境最嚴重的問題之一。水體富營養(yǎng)化的發(fā)生與農田土壤中的氮、磷流失有密切關系。紫色土作為三峽庫區(qū)主要土壤類型,具有發(fā)育程度淺,極易被侵蝕的特點,土壤氮、磷流失嚴重,這加重了三峽庫區(qū)水體富營養(yǎng)化的風險。為明確不同施肥類型及耕作方式下紫色土坡耕地徑流氮、磷流失特征,本文在15°坡耕地上開展原位模擬人工降雨試驗,以順坡耕作單施化肥(T1)為對照,研究順坡耕作化肥配施有機肥(T2)及橫坡壟作單施化肥(T3)在不同雨強下的坡面產流、產沙及氮、磷養(yǎng)分流失規(guī)律,主要得到以下結論:(1)相同雨強下,T2及T3的開始產流時間和開始產流降雨量均大于T1,化肥配施有機肥及橫坡壟作均有延遲坡耕地徑流的效果;開始產流時的降雨量隨雨強增大而減小。相對于順坡耕作單施化肥,化肥配施有機肥及橫坡壟作均可以減小徑流率,并增大入滲率;相對于T1,T2在60 mm?h-1雨強下可減少徑流系數(shù)34.62%,并提高穩(wěn)定入滲率30.91%,在90 mm?h-1雨強下分別為21.18%和34.91%,120 mm?h-1雨強下則分別為42.77%和79.66%;T3在60 mm?h-1雨強下可減少徑流系數(shù)60.17%,并提高穩(wěn)定入滲率62.13%,在90 mm?h-1雨強下分別為42.46%和38.16%,120 mm?h-1雨強下則分別為30.06%和47.63%。這說明隨著雨強增大,化肥配施有機肥控制徑流的效果先降低后增大,而橫坡壟作控制效果減弱。隨著雨強的增加,T1、T2、T3三個處理平均徑流率均隨雨強增大而增大,平均徑流率與雨強呈線性關系(y=ax+b,a0,b0)。隨著產流過程的進行,徑流率逐漸增大,直至趨于穩(wěn)定或略有波動,相同雨強條件下,T1徑流率最大,不同處理徑流率與產流時間呈對數(shù)函數(shù)關系(y=aln(x)+b,a0)。(2)T1與T2含沙量隨時間推移表現(xiàn)出先迅速增大至峰值后逐漸減小,并在產流后期趨于穩(wěn)定。相同雨強下,與T1相比,T2及T3可以減小平均含沙量和產沙輸出速率。雨強增大后化肥配施有機肥減沙效果增強,而橫坡壟作減沙效果隨雨強增大先增大后減小。隨著雨強的增加,T1、T2、T3三個處理產沙輸出速率均隨雨強增大而增大,產沙輸出速率與雨強呈線性關系(y=ax+b,a0,b0)。降雨過程中,時段產沙量與時段徑流量呈冪函數(shù)關系(y=axb,a0,b0),累積產沙量與累積徑流量呈線性關系(y=ax+b,a0)。(3)徑流總氮(TN)、可溶性總氮(TDN)、硝態(tài)氮(NO3--N)、總磷(TP)、可溶性總磷(TDP)濃度在產流過程中變化規(guī)律相似。產流初期徑流養(yǎng)分迅速增加到峰值,其后隨著產流歷時的推移逐漸趨于穩(wěn)定,銨態(tài)氮(NH4+-N)濃度在產流初期迅速降低,其后緩慢趨于穩(wěn)定。徑流養(yǎng)分達到峰值后的變化與產流歷時呈冪函數(shù)關系。徑流養(yǎng)分濃度隨著雨強的增大也有所增大,峰值出現(xiàn)的時間也會相應提前。相對于單施化肥T1,化肥配施有機肥T2在60 mm?h-1雨強情況下可以減少徑流中各形態(tài)氮的濃度,減少TN、TDN、NO3--N、NH4+-N濃度分別為33.63%、33.78%、21.45%和53.40%;90 mm?h-1雨強條件下可以減少NO3--N、NH4+-N濃度分別為18.04%和45.77%,TN濃度有所增加,TDN濃度差異不大;120 mm?h-1雨強條件下TN濃度有所增加,TDN、NO3--N、NH4+-N濃度差異不大。相對于順坡耕作T1,橫坡壟作T3在60 mm?h-1雨強情況下可以削減徑流中TN、TDN、NO3--N濃度的30.67%、22.59%和11.28%,NH4+-N濃度反而有所升高;90 mm?h-1雨強條件下可以減少TN、TDN、NH4+-N濃度分別為18.06%、16.91%和78.04%,NO3--N濃度差異不大;120 mm?h-1雨強條件下各形態(tài)氮濃度差異不大。相對于單施化肥T1,化肥配施有機肥T2在60 mm?h-1雨強情況下可以減少TP和TDP濃度分別為23.37%和37.51%,90 mm?h-1雨強情況下可以減少TDP濃度37.56%,TP濃度反而增大,120 mm?h-1雨強情況下TP濃度有所增大。相對于順坡耕作T1,橫坡壟作T3在60 mm?h-1和90 mm?h-1雨強條件下可以削減TP濃度的45.65%和34.53%,削減TDP濃度的25.34%和12.51%,120 mm?h-1雨強條件下可以削減TP濃度20.24%。(4)相同雨強下,T1具有最大的TN、TDN、NO3--N及NH4+-N輸出速率。T3削減TN輸出速率效果在60 mm?h-1雨強、90 mm?h-1雨強、120 mm?h-1雨強下分別為78.45%、49.86%、47.09%,削減徑流氮輸出速率的作用T3T2,大雨強下T3的削減作用減弱,T2的削減效果在90 mm?h-1雨強時最弱,T2、T3對TDN、NO3--N及NH4+-N輸出速率的削減效果隨雨強變化規(guī)律與TN一致。隨著雨強的增加,T1、T2、T3徑流氮輸出速率均隨雨強增大而增大,徑流氮輸出速率與雨強呈線性關系(y=ax+b)。相同雨強下,T1具有最大的TP及TDP輸出速率,T3削減TP輸出速率效果在60 mm?h-1雨強、90 mm?h-1雨強、120 mm?h-1雨強下分別為82.26%、63.93%、50.96%,削減徑流磷輸出速率的作用T3T2,大雨強下T3的削減作用減弱,T2的削減效果在90 mm?h-1雨強時最弱,T2、T3對TDP輸出速率的削減效果隨雨強變化規(guī)律與TP一致。隨著雨強的增加,T1、T2、T3三個農田處理均流磷輸出速率均隨雨強增大而增大,徑流磷與雨強呈線性關系(y=ax+b)。紫色土坡耕地地表徑流中氮、磷流失的主要形式是顆粒態(tài)氮、磷,雨強越大,顆粒態(tài)氮磷比例越高。在120 mm?h-1雨強下,顆粒態(tài)氮占總氮的59.27%~72.11%,顆粒態(tài)磷占總磷的95.49%~97.25%。(5)各雨強條件下,各處理NO3--N/TDP率均高于相應風險上限(15),而NH4+-N/TDP率均低于風險下限(6.4)�？傮w上說明,試驗季節(jié)3種雨強條件下,T1、T2、T3造成富營養(yǎng)化的風險較低;隨降雨的歷時的增加NO3--N/TDP率總體上有增加的趨勢,而NH4+-N/TDP率則逐漸降低。隨著降雨時間的推移,T2、T3富營養(yǎng)化風險降低,T1在60 mm?h-1和90 mm?h-1雨強條件下風險增加,在120 mm?h-1雨強條件下風險降低,但維持在較高風險的水平。降雨初期紫色土坡耕地的富營養(yǎng)化的風險最高,尤其是在90 mm?h-1和120mm?h-1雨強條件下,順坡耕作單施化肥在產流初期風險最大。相對于順坡耕作,橫坡壟作能夠降低富營養(yǎng)化風險;相對于單施化肥,化肥配施有機肥不能降低富營養(yǎng)化風險。
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S157.1

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本文編號：2774511