張杰，謝頌華?，莫明浩，涂安國(guó)

(1.水利部鄱陽(yáng)湖水資源水生態(tài)環(huán)境研究中心，330029，南昌；2.江西省水土保持科學(xué)研究院，330029，南昌；3.江西省土壤侵蝕與防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，330029，南昌)

不同覆蓋紅壤坡地磷素隨徑流分層輸出的特征

張杰1,2，謝頌華1,2?，莫明浩2,3，涂安國(guó)2,3

(1.水利部鄱陽(yáng)湖水資源水生態(tài)環(huán)境研究中心，330029，南昌；2.江西省水土保持科學(xué)研究院，330029，南昌；3.江西省土壤侵蝕與防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，330029，南昌)

因坡地農(nóng)業(yè)開發(fā)而產(chǎn)生的隨徑流遷移輸出的磷素是面源污染的來(lái)源之一，對(duì)地下水環(huán)境造成潛在威脅。利用江西水土保持生態(tài)科技園內(nèi)大型土壤滲漏裝置，開展自然降雨條件下，紅壤坡地百喜草覆蓋、百喜草枯落物敷蓋和裸露坡面等不同覆蓋處理下，磷素隨徑流垂向分層輸出特征研究。結(jié)果表明：1)隨著土層深度的增加，隨徑流遷移總磷濃度大幅降低；可溶性磷占總磷的比例高且穩(wěn)定，是磷素隨徑流輸出的主要形式。2)在裸露、百喜草敷蓋和百喜草覆蓋3種處理小區(qū)，土壤總磷輸出總量為裸露>敷蓋>覆蓋；3場(chǎng)暴雨條件下，覆蓋小區(qū)對(duì)總磷和可溶性磷的總削減率分別為35%～92%和44%～96%，敷蓋小區(qū)削減率分別為9%～86%和0～89%。3)裸露小區(qū)隨地表徑流流失的總磷比例可達(dá)90%以上；3種處理小區(qū)壤中流輸出總磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)都相對(duì)較??；覆蓋和敷蓋小區(qū)則以地下徑流為主，其比例可達(dá)60%以上。研究結(jié)果可為坡地農(nóng)業(yè)的水土流失和面源污染防治提供參考。

紅壤坡地; 磷素輸出; 不同覆蓋; 分層; 自然降雨

中國(guó)南方紅壤侵蝕區(qū)，由于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中養(yǎng)分循環(huán)與平衡的失調(diào)，導(dǎo)致耕地普遍缺少有機(jī)質(zhì)和氮素，全部旱地和60%的水田缺磷[1]，氮磷流失的同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化[2-3]。一般認(rèn)為磷在土壤中易被固定，擴(kuò)散移動(dòng)性能弱[4]；但研究表明，水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化最為關(guān)鍵的是外界磷素的輸入[5]，隨徑流遷移輸出的磷素的量，仍然不能忽視。由于磷素會(huì)被土壤顆粒吸附發(fā)生累積，且很少向深層遷移[6]，相關(guān)研究[7-9]也表明，總磷流失與產(chǎn)沙量呈正相關(guān)，磷素主要以地表流失為主，而對(duì)坡地磷素的研究，也大多集中在地表。坡地不同覆蓋措施對(duì)磷素輸出的影響不同，如：橫坡壟作及秸稈覆蓋等農(nóng)藝措施，能降低磷的流失量[10]；包括植物籬等水土保持耕作方式下，磷流失量均小于常規(guī)順坡耕作處理，能有效減少?gòu)搅骷澳嗌持懈餍螒B(tài)磷的流失[11]；草帶措施能明顯控制徑流泥沙磷遷移通量[12]等。

對(duì)于磷素的遷移研究表明，通過(guò)徑流、侵蝕、毛管孔隙或水路通道時(shí)，磷素的流失速率較大[13-14]。盡管隨壤中流及地下徑流遷移的磷素研究不像地表徑流普遍；但亦有研究[14-15]表明，在結(jié)構(gòu)發(fā)育良好、導(dǎo)水率較高，特別是在黏質(zhì)土壤中，穿透流會(huì)成為磷素?fù)p失的重要途徑：因此，坡地磷素由土壤向水體的遷移、輸出過(guò)程以及對(duì)區(qū)域水質(zhì)的影響，不僅是土壤學(xué)研究重點(diǎn)，也是急需解決的資源環(huán)境問(wèn)題之一。筆者通過(guò)對(duì)自然降雨條件下紅壤坡地磷素輸出過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)，研究在大型土壤水分滲漏裝置(drainage lysimeter)中3種不同覆蓋處理下，坡地磷素隨徑流分層(地表徑流、壤中流和地下徑流)的輸出特征，以期為深入了解磷素隨紅壤坡地降雨- 徑流遷移規(guī)律提供參考，為坡地面源污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地設(shè)在江西省北部的德安縣燕溝小流域內(nèi)(E 115°23′～115°56′，N 29°10′～29°35′)。流域面積12.3 km2，屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均降雨量1 350.9 mm，無(wú)霜期249 d，平均海拔30～90 m。土壤為第四紀(jì)紅黏土，土層平均深60～100 mm。植被屬于亞熱帶常綠闊葉林，地帶性植被類型主要有針葉林、山地針葉林和常綠闊葉林等，主要植物種有濕地松(Pinuselliottii)、油茶(CamelliaoleiferaAbel)、杜鵑(RhododendronsimsiiPlanch)、繼木(Loropetalumchinensis(R.Br.) Oliv)、金櫻子(RosalaevigataMichx)、芒(MiscanthussinensisAnderss)、假儉草(Eremochloaophiuroides(Munro) Hack)、狗尾草(Setariaviridis(L.) Beauv)、百喜草(Paspalumnotatum)等。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

布設(shè)3個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，底部坡度均為14°、坡長(zhǎng)投影長(zhǎng)15 m及水平投影面積75 m2的方形水泥槽，填土深1.05 m，小區(qū)徑流和泥沙通過(guò)徑流槽進(jìn)入徑流池。在對(duì)應(yīng)的地表徑流槽，距地表30、60和105 cm深處，各做一個(gè)地下徑流槽，截留30和60 cm深壤中流及105 cm深地下徑流[16]。小區(qū)建成后，土壤經(jīng)沉降并穩(wěn)定，于2000年開始試驗(yàn)，每年保持相同的處理狀態(tài)。小區(qū)不同覆蓋處理措施及土壤性狀見表1和表2，原位大型土壤水分滲漏裝置設(shè)計(jì)見圖1。

表1 試驗(yàn)小區(qū)相關(guān)物理指標(biāo)Tab.1 Physical index of experimental plots

圖1 試驗(yàn)小區(qū)設(shè)計(jì)圖Fig.1 Design drawing of experimental plots

表2 小區(qū)不同土層深度土壤養(yǎng)分背景值Tab.2 Soil nutrient background values in different depths of experimental plots

注：2013年5月24日，對(duì)不同深度土壤背景值中的全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行檢測(cè)。Note:The total phosphorus content in different background soil samples was tested on May 24,2013.

為了能較好地分析磷素隨徑流遷移輸出特征，參照坡耕地耕作施肥，于2013年6月14日，每小區(qū)進(jìn)行施肥處理，將肥料溶于水后，均勻撒在坡面各處理措施表面，肥料為氮磷鉀復(fù)合肥，每小區(qū)1 500 g，總養(yǎng)分48%，N∶P∶K質(zhì)量比為16∶16∶16，即磷的純養(yǎng)分用量為240 g。

2.2 觀測(cè)方法及數(shù)據(jù)獲取

2.2.1 降雨及徑流數(shù)據(jù)獲取 根據(jù)試驗(yàn)小區(qū)旁設(shè)置的虹吸式自記雨量計(jì)，獲得次降雨量、次降雨歷時(shí)、平均雨強(qiáng)、最大30 min時(shí)段降雨強(qiáng)度以及降雨過(guò)程等數(shù)據(jù)；徑流數(shù)據(jù)則從小區(qū)安裝的自計(jì)水位計(jì)傳輸至電腦上的數(shù)據(jù)獲取。

2.2.2 徑流樣采集及保存 降雨開始，地面產(chǎn)流后，立即收集水樣(壤中流及地下徑流同)，根據(jù)實(shí)際產(chǎn)流情況，每隔60～120 min，用取樣瓶收集1次徑流樣500 mL，其余徑流進(jìn)入集流池。徑流樣中添加0.4 mL濃硫酸，放在4 ℃樣品柜中冷藏保存，取上清液用于徑流(不含泥沙)中總磷的測(cè)定。

2.2.3 徑流樣分析 徑流樣中，總磷(total phosphorus，簡(jiǎn)稱TP)參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[17]，采用過(guò)硫酸鉀氧化-鉬藍(lán)比色法測(cè)定；可溶性磷(dissolved phosphorus ，簡(jiǎn)稱DP)用0.45微米濾膜抽濾，調(diào)節(jié)pH成中性后，用磷鉬蘭比色法測(cè)定。

2.2.4 次降雨篩選 由于在南方紅壤區(qū)30 cm及以上土體受降雨影響較大，對(duì)降雨反應(yīng)比較迅速，并且在降雨結(jié)束后很快會(huì)斷流；因此，筆者研究降雨的篩選標(biāo)準(zhǔn)為，根據(jù)觀測(cè)的次降雨數(shù)據(jù)，篩選30 cm深度土層產(chǎn)生壤中流，并斷流作為有效的次降雨事件，以盡可能消除前一場(chǎng)降雨對(duì)徑流的疊加影響。

3 結(jié)果與分析

3.1 降雨特征

為保證試驗(yàn)各層徑流均有輸出，且有一定的持續(xù)時(shí)間便于取水樣，選取了3場(chǎng)暴雨雨型，開展溶質(zhì)隨地表徑流遷移情況的觀測(cè)，3場(chǎng)降雨分別在施肥前、施肥后和施肥后1年，如表3所示。

表3 降雨基本情況表Tab.3 Statistical data on rainfall

3.2 磷素隨地表徑流遷移輸出特征

觀察3場(chǎng)降雨下總磷輸出的濃度變化(圖2)：在施肥前，覆蓋和敷蓋處理總磷濃度隨徑流輸出呈現(xiàn)下降的總體趨勢(shì)，而裸露小區(qū)則呈上下波動(dòng)，施肥后趨勢(shì)相同，但裸露小區(qū)輸出的總磷濃度整體在高值運(yùn)行(>0.25 mg/L)；施肥后1年，3種處理的總磷濃度全部回落到低值(<0.15 mg/L)。

由表4可知：在地表徑流量相近的情況下，覆蓋小區(qū)隨地表徑流輸出的總磷和可溶性磷，在施肥后達(dá)20.8和14.1 mg，比施肥前輸出量大；而敷蓋小區(qū)施肥后，則為12.1和8.9 mg，比施肥前小，表明在這場(chǎng)降雨中，磷素隨徑流向深層遷移；裸露小區(qū)由于施肥前的徑流量大，使得其流失總磷和可溶性磷輸出量也最大。隨地表徑流遷移的磷素濃度較低，在0.8 mg/L以下，主要原因?yàn)榱姿刂饕晕綉B(tài)的形式存在，通過(guò)土壤流失被土壤顆粒攜帶進(jìn)入水體所致。

觀察可溶性磷的輸出發(fā)現(xiàn)：覆蓋小區(qū)地表徑流輸出的可溶性磷，從施肥前6.4 mg增加到施肥后14.1 mg，到施肥后1年迅速回落到3.7 mg；但敷蓋小區(qū)在徑流量增大的情況下，卻呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，說(shuō)明敷蓋小區(qū)對(duì)于地表徑流可溶性磷的溶解輸出具有明顯消減效應(yīng)；而覆蓋小區(qū)卻促進(jìn)了可溶性磷的溶解輸出；裸露小區(qū)地表徑流輸出以可溶性磷輸出為主，施肥后占比高達(dá)80.1%?？傮w來(lái)看，3種處理3場(chǎng)降雨隨徑流遷移的磷素中，可溶性磷在總磷中的比例高且穩(wěn)定，可溶性磷均占總磷流失的50%以上，表明可溶性磷是地表徑流磷素輸出的主要形式。

3.3 磷素隨壤中流遷移輸出特征

觀察3場(chǎng)降雨下，30 cm深壤中流總磷輸出的濃度變化見圖3。施肥前，3個(gè)小區(qū)均呈現(xiàn)下降的總體趨勢(shì)；施肥后，覆蓋和裸露小區(qū)總磷濃度呈先降后升趨勢(shì)，而敷蓋小區(qū)則呈不規(guī)則波動(dòng)；施肥后1年，3個(gè)小區(qū)總磷濃度隨壤中流總體恢復(fù)平穩(wěn)趨勢(shì)。

觀察3場(chǎng)降雨下60 cm深壤中流總磷輸出的濃度變化見圖4。在施肥前，3個(gè)小區(qū)總磷濃度均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；施肥后，覆蓋小區(qū)總磷濃度呈先降后升趨勢(shì)，而敷蓋小區(qū)波動(dòng)大，裸露小區(qū)未能產(chǎn)流；施肥后1年，3個(gè)小區(qū)隨60 cm壤中流輸出的總磷濃度恢復(fù)在低值(<0.1 mg /L)運(yùn)行。

A:百喜草覆蓋；B:百喜草枯落物敷蓋；C：裸露坡面；TP：總磷。A：Bahia grass planting； B：Hay mulching; C：Bare land； TP：Total phosphorus.The same below.圖2 不同處理小區(qū)溶質(zhì)隨地表徑流遷移總磷濃度變化圖Fig.2 Concentration changes of the total phosphorus transported by surface flow under different treatment in experimental plots

表4 不同處理隨地表徑流TP和DP輸出表Tab.4 Output of the TP and DP transported by surface flow under different treatment

注：DP：可溶性磷。以下類同。Note:Dissolved phosphorus.The same below.

3場(chǎng)降雨中，磷素隨壤中流遷移的濃度覆蓋小區(qū)主要在0.1 mg/L以下，而敷蓋和裸露小區(qū)在0.25 mg/L以下，與地表徑流相比減少50%以上。說(shuō)明對(duì)于隨徑流遷移的總磷，隨土層深度的增加大幅降低，這與相關(guān)研究結(jié)論相近[18]；且可溶性磷在總磷中的比例與隨地表徑流遷移的可溶性磷在總磷中的比例相比，變化并不明顯，說(shuō)明不同土層深度，對(duì)于磷素流失影響不大。

圖3 不同處理小區(qū)溶質(zhì)隨30 cm壤中流遷移的總磷濃度變化圖Fig.3 Concentration changes of the TP transported by 30 cm-interflow under different treatment in experimental plots

圖4 不同處理小區(qū)溶質(zhì)隨60 cm壤中流遷移的總磷濃度變化圖Fig.4 Concentration changes of the TP transported by 60 cm-interflow under different treatment in experimental plots

由表5～表7可知：施肥前，總磷輸出量排序?yàn)榉笊w>覆蓋>裸露，其中，敷蓋、覆蓋和裸露小區(qū)壤中流總磷輸出均以30 cm深為主，分別占90.8%、83.3%和69.3%；施肥后，總磷輸出量排序變?yōu)榉笊w>裸露>覆蓋，其中，敷蓋、裸露和覆蓋小區(qū)壤中流總磷輸出均以30 cm深的為主，分別占80.8%、100%和53.8%；施肥后1年，總磷輸出量排序?yàn)榉笊w>覆蓋>裸露，其中，敷蓋、覆蓋和裸露小區(qū)壤中流總磷輸出同樣均以30 cm深為主，占比分別為89.3%、47.0%和58.7%。

施肥前，3個(gè)小區(qū)壤中流可溶性磷輸出量排序?yàn)榉笊w>裸露>覆蓋，且均以30 cm深為主，分別占96.3%、82.6%和100%；施肥后，可溶性磷輸出量排序?yàn)榉笊w>裸露>覆蓋，且均以30 cm深為主，占比分別為85.5%、100%和65.0%；施肥后1年，可溶性磷輸出量排序仍為敷蓋>裸露>覆蓋，仍以30 cm深為主，占比分別為86.3%、71.6%和63.0%。

表5 不同處理小區(qū)壤中流TP和DP輸出表Tab.5 Output of the TP and DP transported by by interflow under different treatment

表6 不同處理小區(qū)30 cm深壤中流TP和DP輸出表Tab.6 Output of the TP and DP transported by 30 cm-interflow under different reatment

表7 不同處理小區(qū)60 cm深壤中流TP和DP輸出表Tab.7 Output of the TP and DP transported by 60 cm-interflow under different treatment

3.4 磷素隨地下徑流遷移輸出特征

觀察3場(chǎng)降雨下，地下徑流總磷的輸出濃度變化見圖5。在施肥前，3個(gè)小區(qū)均在低值波動(dòng)；施肥后，敷蓋和裸露小區(qū)總磷濃度在降雨后期出現(xiàn)上升，而覆蓋小區(qū)則一直在低值；施肥后1年，3個(gè)小區(qū)總磷濃度和可溶性磷再度呈現(xiàn)上下波動(dòng)趨勢(shì)。通過(guò)3場(chǎng)降雨各小區(qū)磷素的流失濃度分析發(fā)現(xiàn)，隨地下徑流流失的磷素濃度，除個(gè)別時(shí)段濃度較高外，主要在0.1 mg/L以下，并且與隨60 cm壤中流流失的磷素濃度相近，3個(gè)小區(qū)之間并無(wú)明顯差異。

由表8可知，3個(gè)小區(qū)的總磷和可溶性磷的輸出量相差不大，但施肥后與施肥前相比，可溶性磷占總磷輸出的比例大幅度增加，成為輸出的主要形式，而在施肥后1年占比明顯下降，可溶性磷輸出又退為次要。裸露小區(qū)則施肥后1年最大，主要?dú)w結(jié)于磷素在土體里的緩慢移動(dòng)[18]。

4 討論

1)筆者利用土壤水分滲漏裝置，詳細(xì)分析了紅壤坡面地表不同覆蓋處理對(duì)磷素流失與淋失的影響，尤其是通過(guò)自然降雨事件下的試驗(yàn)，闡明磷素分層輸出的比例問(wèn)題，使以往對(duì)于磷素流失與淋失的研究更進(jìn)一步。

2)由于不同覆蓋下墊面的不同，使得地表徑流與壤中流水文過(guò)程存在較大差異，導(dǎo)致不同分層徑流中磷素濃度及總量的差異。敷蓋小區(qū)由百喜草枯落物覆蓋，具有減小雨滴擊濺、削減大部分降雨動(dòng)能；同時(shí)，枯落物能增加地表粗糙度，從而阻緩地表徑流的產(chǎn)生，延長(zhǎng)徑流的入滲時(shí)間，使得各土層徑流之間存在較好的相關(guān)性，所以磷素的穿透性要優(yōu)于裸露小區(qū)。而覆蓋小區(qū)由于植物對(duì)水分的需求量較大，造成水分損耗大，致使徑流量小于敷蓋小區(qū)[20]，故次降雨下，壤中流及地下徑流中總磷總量最大。覆蓋小區(qū)由于種植的百喜草根系發(fā)達(dá)，改善了土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加了土壤孔隙率[21]，以致磷素隨徑流遷移的路徑較長(zhǎng)；因此，土體對(duì)磷素及徑流的截持效果要優(yōu)于敷蓋及裸露小區(qū)。這一點(diǎn)可在施肥后覆蓋小區(qū)總磷總量增加幅度低于敷蓋、裸露小區(qū)，以及地下徑流中總磷濃度變化不大，并且一直維持在低水平中體現(xiàn)。裸露小區(qū)由于地表在暴雨條件下易發(fā)生侵蝕，且產(chǎn)流量大，造成土壤磷素隨地表徑流的流失量大。對(duì)照表1可知，裸露小區(qū)密度最大，土壤總孔隙度最小，土體結(jié)構(gòu)影響地表徑流入滲；因此，隨壤中流遷移的磷素量最小。由于無(wú)地表覆蓋，受降雨直接作用，其磷素的濃度直接受降雨量及徑流量的變化而變化；所以磷素濃度呈不規(guī)則的上下波動(dòng)，且個(gè)別時(shí)段呈現(xiàn)大幅度波動(dòng)(圖2～圖5)，不如覆蓋小區(qū)和敷蓋小區(qū)穩(wěn)定。

圖5 不同處理小區(qū)溶質(zhì)隨地下徑流遷移的總磷濃度變化圖Fig.5 Concentration changes of the TP transported by 105 cm-interflow under different treatment in experimental plots

表8 不同處理小區(qū)地下徑流TP和DP輸出表Tab.8 Output of the TP and DP transported by 105 cm-interflow under different treatment

3)研究表明，自然降雨下，第四紀(jì)紅黏土發(fā)育的紅壤坡地徑流中總磷輸出，裸露小區(qū)以地表徑流為主，覆蓋和敷蓋措施可以對(duì)磷素的流失起到控制性作用。覆蓋小區(qū)及敷蓋小區(qū)磷素流失總量以地下徑流最大，尤其是覆蓋小區(qū)施肥后，總磷流失量可達(dá)50 mg，為施肥前的2倍以上。對(duì)照覆蓋小區(qū)與敷蓋小區(qū)徑流量可以看出，覆蓋小區(qū)地下徑流量更大，即使其總磷流失濃度較小，豐富的地下徑流使總磷不斷累積，當(dāng)這部分磷素累積達(dá)到一定值，仍然會(huì)對(duì)地下水產(chǎn)生不容忽視的影響；因此，對(duì)磷素隨徑流尤其是壤中流及地下徑流遷移過(guò)程的研究，仍然十分必要。

4)因控制試驗(yàn)需要，大型土壤水分滲漏裝置中的土壤為回填土，按照原狀土結(jié)構(gòu)分層填筑，受當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)條件限制，并考慮到長(zhǎng)期試驗(yàn)觀測(cè)，故未能設(shè)重復(fù)，這是研究的不足之處。因小區(qū)已建10余年，回填土土層經(jīng)自然沉降后，與原狀土的差異可大為減小。

5 結(jié)論

1)隨徑流遷移輸出的總磷濃度隨土層深度的增加大幅降低。下層磷素輸出濃度與上層相比，減少50%以上，地下徑流總磷濃度僅在0.03 mg/L上下波動(dòng)，但仍與磷素引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的閾值接近。地表徑流、壤中流和地下徑流中，可溶性磷占總磷的比例高，且穩(wěn)定(50%以上)，在施肥后的地下徑流中，可溶性磷的占比更大；可溶性磷是磷素隨徑流輸出的主要形式。

2)3個(gè)小區(qū)各層總磷輸出總量為裸露>敷蓋>覆蓋。裸露小區(qū)以地表為主，最大可達(dá)90%以上；覆蓋和敷蓋小區(qū)總磷流失量以地下徑流為主，最大可達(dá)60%以上；地下徑流中總磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要表現(xiàn)為施肥前敷蓋小區(qū)最大，施肥后覆蓋小區(qū)最大。3場(chǎng)暴雨條件下，覆蓋小區(qū)對(duì)總磷和可溶性磷的總削減率分別為35%～92%和44%～96%，敷蓋小區(qū)削減率分別為9%～86%和0～89%。因此，在紅壤坡地農(nóng)林開發(fā)中，植被覆蓋措施和枯落物敷蓋措施相結(jié)合，可達(dá)到減少磷素污染物進(jìn)入水體的優(yōu)化效果。

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Characteristics of phosphorus output through runoff from different soil layers by different land cover treatments in red soil slopes

ZHANG Jie1,2，XIE Songhua1,2，MO Minghao2,3，TU Anguo2,3

(1.Research Center of Water Resources and Ecological Environment of Poyang Lake,the Ministry of Water Resources of the People′s Republic of China,330029,Nanchang,China; 2.Jiangxi Institute of Soil and Water Conservation,330029,Nanchang,China; 3.Jiangxi Provincial Key Laboratory of Soil Erosion and Prevention,330029,Nanchang,China)

[Background] Phosphorus from the runoff migration is one of the sources of non-point source pollution because of slope agriculture development,which is also a potential threat to the groundwater environment.The most important reason of water eutrophication is the input of external phosphorus.The migration and output process of phosphorus from the soil of slopes to water is not only the focus of soil science research,but also one of the resource and environmental problems that needs to be solved urgently.[Methods] In Jiangxi Provincial Eco-Science Park of Soil and Water Conservation,Drainage Lysimeter was used to study the characteristics of phosphorus output through runoff from different layers under natural rainfall conditions in red soil slopes.Three 5×15 m plots with slope of 14° were established by three land cover treatments which werePaspalumnotatumFlugge coverage,P.notatumFlugge litter mulching and bare land.There were four discharge outlets used to collect surface runoff,30 cm interflow,60 cm interflow and 105 cm underground runoff in each plot.Runoff samples were collected and analyzed for the content of phosphorus during the three natural rainfall events process in 2013 and 2014.[Results] 1) The total phosphorus (TP) concentration migrating through runoff decreased sharply with the increase of soil depth.The proportion of dissolved phosphorus (DP) to TP was high and stable,which was the main form of phosphorus output through runoff.2) Output amounts of TP through runoff in three treatments decreased gradually from bare land,litter mulching to grass coverage.Under the three storm conditions,the total reduction rate of TP and DP was 35%-92% and 44%-96% respectively by grass coverage treatment,and 9%-86% and 0- 89% respectively by litter mulching treatment.3) The proportion of TP through the surface runoff reached more than 90%.The proportion of TP through interflow was relatively small of the three treatments.The proportion of TP through underground runoff which reached more than 60% was the main mode under the treatments of hay mulching and grass planting.[Conculsions] In the development of agriculture and forestry in the red soil slope,the vegetation cover and mulching measures may reduce the phosphorus pollutant into the water body.These findings hold important implications for soil and water loss and non-point source pollution control.

red soil slopes; phosphorus output; different land cover treatments; different soil layers; natural rainfall

2016-08-29

2017-06-20

項(xiàng)目名稱：水利部鄱陽(yáng)湖水資源水生態(tài)環(huán)境研究中心開放基金項(xiàng)目 “鄱陽(yáng)湖流域坡耕地徑流泥沙分配及污染物遷移特征”(ZXKT201501)，“外源性有機(jī)碳對(duì)紅砂巖侵蝕劣地土壤改良研究”(ZXKT201502)；國(guó)家自然科學(xué)基金 “紅壤坡地水沙分配及其與氮磷的伴生遷移特征”(41461060)；江西省青年科學(xué)基金 “鄱陽(yáng)湖區(qū)坡耕地侵蝕泥沙中氮磷的賦存形態(tài)及解吸特征”(20161BAB216148)

張杰(1983—)，女，碩士，工程師。主要研究方向：土壤養(yǎng)分遷移。E-mail:zhonglilinzi@126.com

?通信作者簡(jiǎn)介：謝頌華(1978— )，男，博士，教授級(jí)高級(jí)工程師。主要研究方向：水土保持。E-mail：XSHZJL3111@163.com

X143

A

2096-2673(2017)04-0068-10

10.16843/j.sswc.2017.04.009