劉蕾 王鶴雄 張國印 郜靜 李玭

摘要：為揭示磷素在土壤剖面中垂直遷移及淋失機(jī)制，選擇設(shè)施生產(chǎn)條件和露地生產(chǎn)條件2種不同土地利用類型為研究對象，通過原位染色示蹤試驗(yàn)結(jié)合圖像解析技術(shù)，比較設(shè)施樣地、糧田樣地2種土地利用方式下土壤優(yōu)先流分布特征，探索優(yōu)先流與基質(zhì)流路徑對2種土地利用類型全磷和土壤速效磷（Olsen-P）垂直遷移及分布特征的影響，評估不同遷移路徑下磷素淋失風(fēng)險(xiǎn)，并探討磷素隨優(yōu)先流/基質(zhì)流遷移的影響因素。結(jié)果表明：（1）設(shè)施生產(chǎn)條件明顯改變了水分入滲過程，優(yōu)先流發(fā)育程度更高，并且優(yōu)先流路徑對水分入滲的貢獻(xiàn)更大;而糧田土壤以淺層基質(zhì)流為主，優(yōu)先流路徑分布較少。（2）設(shè)施土壤表層0～20 cm全磷和Olsen-P遷移方式以基質(zhì)流為主，而20 cm以下土層磷素遷移則以優(yōu)先流路徑為主;與之相比，糧田土壤全磷和Olsen-P垂直遷移方式以基質(zhì)流為主，優(yōu)先流貢獻(xiàn)率很低。（3）設(shè)施土壤優(yōu)先流路徑中CaCl2-P隨Olsen-P的增加速率是基質(zhì)流路徑的2倍，磷素的優(yōu)先流遷移路徑極大地增加了其向環(huán)境淋失的風(fēng)險(xiǎn)。（4）相關(guān)分析表明，磷素隨基質(zhì)流遷移深度與土壤磷素最大吸持量Qm呈極顯著負(fù)相關(guān);磷素隨優(yōu)先流遷移深度明顯大于基質(zhì)流部分，磷素隨優(yōu)先流遷移深度與優(yōu)先流路徑中沙粒含量呈極顯著正相關(guān)。

關(guān)鍵詞：優(yōu)先流;土地利用類型;基質(zhì)流;磷素;垂直遷移

中圖分類號： S153.6+1;X592文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）05-0204-07

我國農(nóng)業(yè)土壤磷素從20世紀(jì)80年代開始出現(xiàn)盈余，此后一直呈現(xiàn)上升趨勢[1]，特別是設(shè)施蔬菜產(chǎn)區(qū)，土壤磷素累積現(xiàn)象普遍[2]，某些地區(qū)土壤速效磷（Olsen-P）含量甚至超過500 mg/kg[3]。然而，當(dāng)土壤Olsen-P含量達(dá)到一定閾值后，有效磷的增加不僅無法帶來產(chǎn)量的升高，反而會增加磷素淋失風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而威脅水環(huán)境安全，農(nóng)業(yè)面源污染磷損失已被認(rèn)為是水體磷的重要來源。

土壤磷素流失有地表流失和土體內(nèi)流失2種方式，前者與地表徑流和土壤侵蝕密切相關(guān)，后者主要包括基質(zhì)流和優(yōu)先流2種主要類型。當(dāng)磷素以基質(zhì)流方式遷移時(shí)，作用面積大、流速緩慢，容易與土壤發(fā)生物理、化學(xué)作用。然而，當(dāng)磷素以優(yōu)先流方式遷移時(shí)，可隨水分快速通過土壤大孔隙，進(jìn)入深層土壤和地下水，與周圍土壤介質(zhì)作用時(shí)間很短，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)極大。研究表明，土壤優(yōu)先流路徑是除地表徑流外，對磷素流失作用最大的途徑，但關(guān)于土壤優(yōu)先流對磷運(yùn)移的影響研究仍相當(dāng)缺乏。我國針對優(yōu)先流如何影響磷素運(yùn)移的研究尚處在起步階段，僅有的研究或涉及自然生態(tài)系統(tǒng)[6]，或僅關(guān)注露地土壤[7]，對于養(yǎng)分、水分、農(nóng)藥等投入更為集中、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)更大的設(shè)施生產(chǎn)體系研究甚少[8]。

本試驗(yàn)以設(shè)施生產(chǎn)條件和露地糧田生產(chǎn)條件2種不同土地利用類型為研究對象，采用原位亮藍(lán)染色示蹤法，結(jié)合圖像分析技術(shù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，研究2種土地利用類型下優(yōu)先流發(fā)生及分布特征，并進(jìn)一步探索優(yōu)先流與基質(zhì)流路徑對2種土地利用類型全磷和Olsen-P垂直遷移及分布特征的影響，評估不同遷移路徑下磷素淋失風(fēng)險(xiǎn)，并探討磷素隨優(yōu)先流/基質(zhì)流遷移的影響因素。本研究結(jié)果可為改進(jìn)傳統(tǒng)溶質(zhì)運(yùn)移模型提供數(shù)據(jù)和理論支撐，對降低農(nóng)業(yè)磷素的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和保護(hù)水環(huán)境安全具有重要指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年6月在河北衡水國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)饒陽縣大尹村鎮(zhèn)南北巖村（115°50′82″E，38°16′14″N）進(jìn)行，河北省饒陽縣設(shè)施蔬菜經(jīng)過30多年發(fā)展，種植規(guī)模達(dá)千公頃，居全省第一。研究區(qū)地屬冀中平原黑龍港流域，地貌類型為滹沱河洪積平原，南北巖村設(shè)施大棚建于廢棄河床之上，土壤類型為潮土，質(zhì)地為沙壤，地下水埋深3～7 m。年均溫12.2 ℃，降水量552.6 mm，屬于溫帶大陸季風(fēng)氣候。該區(qū)典型種植模式為西紅柿-甜瓜輪作，秋冬茬為番茄，平均產(chǎn)量為67 500～90 000 kg/km2;冬春茬為甜瓜，平均產(chǎn)量約75 000 kg/km2。試驗(yàn)選擇連續(xù)種植超過10年的溫室大棚樣地及緊鄰的糧田樣地進(jìn)行，設(shè)施作物為甜瓜，已拉秧，糧田作物為玉米，剛出苗，試驗(yàn)樣地的土壤基本理化性狀見表1。

1.2 染色示蹤試驗(yàn)

設(shè)施樣地、糧田樣地各選取3個(gè)重復(fù)的1 m×1 m 的小區(qū)，兩兩相距大于2 m，小于4 m，以免在樣地預(yù)處理中造成影響，清理枯枝落葉及雜物后，使用1 m×1 m×0.6 m的金屬框砸入樣地，砸入深度40 cm，露出高度20 cm，將框體周圍土壤壓實(shí)，確保染色液不會集中沿框壁下滲，影響結(jié)果。

染色示蹤試驗(yàn)選用無毒且易溶于水的亮藍(lán)溶液（Brilliant Blue）進(jìn)行，不會對土壤造成污染。將配置好的濃度為4 g/L的亮藍(lán)溶液100 mL緩慢倒入小區(qū)內(nèi)，模擬棚內(nèi)外常規(guī)漫灌條件，靜置24 h。在不破壞原始樣地的基礎(chǔ)上緩慢移走金屬框，在樣方中心未擾動區(qū)域，挖掘0.6 m寬，深度至染色消失的垂直土壤剖面，修整剖面后配標(biāo)尺，采用像素為 4 752×3 168的佳能500D數(shù)碼相機(jī)分別對每個(gè)剖面進(jìn)行拍照。每個(gè)小區(qū)挖掘2個(gè)重復(fù)的垂直土壤剖面，合計(jì)12個(gè)剖面。

1.3 樣品采集及測定

染色試驗(yàn)開始前在各小區(qū)金屬框4個(gè)外邊緣10 cm處分別取基礎(chǔ)土，每10 cm 1層至100 cm，每小區(qū)4鉆合成1個(gè)樣品，用于測定設(shè)施樣地、糧田樣地土壤基本理化性狀。染色試驗(yàn)結(jié)束后，垂直剖面分染色土、非染色土每10 cm 1層采集土壤樣品測定理化性質(zhì)。土壤容重采用環(huán)刀法測定;土壤含水量采用烘干法測定;土壤機(jī)械組成采用比重計(jì)法測定;土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀稀釋法測定[11];Olsen-P含量用0.5 mol/L NaHCO3（pH值=8.5）溶液浸提（水土比20 ∶1）鉬銻抗比色法測定[12];CaCl2-P含量用0.01 mol/L CaCl2溶液浸提（水土比5 ∶1）鉬銻抗比色法測定[13];全磷含量采用H2SO4-HClO4消煮鉬銻抗比色法測定[14]。

磷素等溫吸附試驗(yàn)取風(fēng)干土2.5 g置于100 mL離心管，加入P質(zhì)量濃度分別為0.0、2.5、5.0、100、20.0、30.0、50.0 mg/L的0.01 mo/L CaCl2溶液50 mL。同時(shí)加入2滴甲苯在25 ℃條件下振蕩24 h，4 000 r/min離心15 min，吸取上清液用鉬藍(lán)比色法測定平衡液P濃度。P吸附量為加入P量與吸附平衡時(shí)溶液中P質(zhì)量濃度的差值[15]。

1.4 圖像處理與數(shù)據(jù)分析

使用Photoshop CS 5.1對照片進(jìn)行幾何校正和剪裁，保留中心60 cm寬度，垂直至染色消失。然后進(jìn)行亮度與色彩校正，調(diào)整照片明度（-100）、顏色容度差（0～5%），替換顏色，然后進(jìn)行灰度、閾值調(diào)整，使土壤染色部分替換為黑色，未染色部分替換為白色。然后將照片轉(zhuǎn)換為.bmp 位圖格式，利用Matlab 7.1對位圖進(jìn)行處理，輸出照片二元（0，255）信息矩陣。0 為黑色元素，代表染色;255為白色元素，代表未染色。將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.4.1 土壤剖面染色面積比

DC=DD+ND×100%。

式中：DC為土壤剖面染色面積比（%）;D為土壤剖面總?cè)旧娣e（cm2）;ND為土壤剖面未染色區(qū)域總面積（cm2）。

1.4.2 優(yōu)先流貢獻(xiàn)率

Ri=CiPPF-CiMATCiMAT×100%。

式中：Ri為優(yōu)先流路徑對土壤全磷/Olsen-P運(yùn)移的貢獻(xiàn)率;CiPFP為優(yōu)先流路徑（染色土）全磷/Olsen-P含量;CiMAT為土壤基質(zhì)（未染色土）全磷/Olsen-P含量。

由于本研究2種土地利用類型各取了3個(gè)樣地，每個(gè)樣地挖掘2組剖面，土壤剖面較多，結(jié)合樣地調(diào)查情況和試驗(yàn)圖像處理結(jié)果，每個(gè)樣地選取1組染色圖像為例進(jìn)行展示，但對每種土地利用類型的優(yōu)先流染色形態(tài)特征結(jié)果中的數(shù)據(jù)分析為全部樣地的數(shù)據(jù)。

采用SPSS 18.0進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn)、回歸分析、Pearson相關(guān)分析，Sigmaplot 10.0軟件進(jìn)行等溫方程擬合及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土地利用類型對土壤優(yōu)先流特征的影響

通過對設(shè)施樣地及糧田樣地土壤優(yōu)先流路徑分析和評價(jià)得出，土地利用類型對土壤優(yōu)先流發(fā)生及分布影響極大（圖1）。設(shè)施樣地土壤染色面積比平均值為40.26%～69.14%，明顯高于糧田的1963%～40.30%;設(shè)施土壤基質(zhì)流深度為8.30～30.43 cm，最大染色深度36.27～70.14 cm，也明顯高于糧田土壤6.43～10.15 cm和13.42～54.91 cm，說明設(shè)施生產(chǎn)條件明顯改變了水分入滲過程，增大了基質(zhì)流區(qū)域面積，優(yōu)先流路徑更多分布在土壤深層，使得其水分入滲能力強(qiáng)于棚外土壤，并且優(yōu)先流路徑對入滲的貢獻(xiàn)更大。

通過土壤垂直剖面染色面積比變化（圖1）可以看出，總體上染色面積比隨土壤深度的增加而降低，但不同土地利用類型變化規(guī)律不同。整體上，糧田樣地土壤染色面積比隨土層加深降低速率較快，亮藍(lán)在土壤剖面內(nèi)入滲較淺，說明糧田樣地土壤以淺層基質(zhì)流區(qū)域?yàn)橹?，?yōu)先流路徑深層分布較少。因此，染色圖像呈現(xiàn)的規(guī)律為在一定土壤深度內(nèi)染色面積比均大于80%且隨深度變化不大，但在以下土層染色面積比迅速下降直至消失，整體呈現(xiàn)“L”形變化，轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生在10 cm左右，對應(yīng)糧田耕作層深度，表明人為翻耕、除草、施肥等活動破壞了土壤的原有結(jié)構(gòu)，阻斷了耕作層與下層結(jié)構(gòu)性土壤之間的聯(lián)通孔隙，從而阻礙了優(yōu)先流的發(fā)生。而設(shè)施土壤剖面染色面積比隨深度并不是單調(diào)遞減模式變化，在一定土壤范圍內(nèi)染色面積會出現(xiàn)明顯的反彈現(xiàn)象，總體呈現(xiàn)類似“S”形變化，說明隨著土壤深度增加，水分入滲呈現(xiàn)明顯的優(yōu)先流現(xiàn)象，峰值主要出現(xiàn)在20～30 cm之間，表明在該土層優(yōu)先流發(fā)生最劇烈。在取樣觀測中發(fā)現(xiàn)，此處根系分布最多，因此出現(xiàn)優(yōu)先流路徑的集中分布。

2.2 不同土地利用類型對優(yōu)先流路徑中磷素分布特征及垂直遷移的影響

通過對設(shè)施土壤優(yōu)先流路徑和基質(zhì)流路徑中總磷含量進(jìn)行配對樣本t檢驗(yàn)表明，2種不同路徑中總磷含量差異顯著（A1，t=4.289，P=0.013;A2，t=2.763，P=0.050;A3，t=2.769，P=0.028）。從圖2-A、圖2-B、圖2-C可以看出，表層0～20 cm土壤優(yōu)先流路徑與基質(zhì)流路徑全磷含量差異并不明顯，此深度范圍全磷遷移隨水分入滲以基質(zhì)流為主。而20 cm以下土壤優(yōu)先流路徑全磷含量明顯高于基質(zhì)流路徑，表明這些土壤中存在明顯的優(yōu)先流磷素遷移。其中，2種路徑中全磷含量差異在20～30 cm處達(dá)到最大，正是優(yōu)先流發(fā)育最為劇烈的土層（圖1），表明在20 cm以下土壤中全磷遷移以優(yōu)先流為主。其中，優(yōu)先流對于全磷的貢獻(xiàn)率隨土層加深先增加后降低，峰值出現(xiàn)在20～30 cm處，A1-A3樣地分別達(dá)到72.11%、97.01%和79.80%。

糧田樣地土壤優(yōu)先流路徑和基質(zhì)流路徑中總磷含量配對樣本t檢驗(yàn)表明，2種不同路徑中總磷含量差異不顯著（B4，t=-0.582，P=0.619;B5，t=2008，P=0.182;B6，t=1.251，P=0.266）。從圖2-D、圖2-E、圖2-F可以看出，整個(gè)土壤剖面2種路徑中全磷含量差異不明顯，表明糧田樣地土壤全磷遷移以基質(zhì)流為主，優(yōu)先流對全磷的貢獻(xiàn)率僅為0～20.34%。

與全磷含量相比，土壤優(yōu)先流對不同土地利用類型土壤速效磷的垂直遷移貢獻(xiàn)更大。對于設(shè)施土壤，優(yōu)先流路徑中速效磷含量與基質(zhì)流路徑差異顯著（A1，t=2.987，P=0.040;A2，t=3.384，P=0028;A3，t=3.359，P=0.012）。速效磷含量垂直分布特征與優(yōu)先流發(fā)育特征吻合度更高，在優(yōu)先流發(fā)育滯后的表層0～20 cm范圍內(nèi)，2種路徑中速效磷含量差異不明顯，說明該區(qū)土壤速效磷遷移以基質(zhì)流為主;而在土壤優(yōu)先流發(fā)育程度較高的20 cm以下土層，優(yōu)先流路徑中Olsen-P含量明顯高于基質(zhì)流，且優(yōu)先流對Olsen-P垂直遷移的貢獻(xiàn)率也隨土壤深度增加而增大，從表層的1.28%～6.59%（樣地1）、3.82%～10.14%（樣地2）、0%～4.81%（樣地3）迅速增加到80.57%～291.30%（樣地1）、8909%～241.06%（樣地2）、50.21%～517.67%（樣地3），說明在20 cm以下的土層Olsen-P垂直遷移以優(yōu)先流為主。與全磷相似，土壤Olsen-P也呈現(xiàn)明顯的深層積累現(xiàn)象，且20～40 cm范圍內(nèi)Olsen-P含量與全磷積累狀況吻合，進(jìn)一步說明優(yōu)先流附近的土壤中，隨著Olsen-P含量的增加，全磷含量也在增加。然而，樣地3中優(yōu)先流途徑 Olsen-P 含量在 50～60 cm處也出現(xiàn)累積峰值（圖3-C），與樣地3優(yōu)先流染色結(jié)果（圖1-A）一致，即在50～60 cm處又出現(xiàn)優(yōu)先流劇烈發(fā)生層次，在取樣中發(fā)現(xiàn)該層次主要由于深根的作用導(dǎo)致，然而，全磷剖面卻未呈現(xiàn)一致結(jié)果（圖2-C），表明該層次Olsen-P迅速通過優(yōu)先流路徑抵達(dá)更深層土壤甚至地下水，由于作用時(shí)間很短，周圍全磷含量并未增加。

與全磷相同，糧田土壤優(yōu)先流路徑和基質(zhì)流路徑中Olsen-P含量差異也不顯著（B4，t=-0.329，P=0.774;B5，t=3.231，P=0.084;B6，t=1.115，P=0.315）。除樣地2土層10～20 cm及樣地3土層20～30 cm優(yōu)先流對于Olsen-P貢獻(xiàn)率達(dá)到5011%及45.10%外，其余土層優(yōu)先流貢獻(xiàn)率全都小于20%。從圖3-D、圖3-E、圖3-F也可以看出，絕大多數(shù)土層2種路徑中Olsen-P含量差異不明顯。進(jìn)一步說明棚外土壤Olsen-P遷移以基質(zhì)流為主。

2.3 優(yōu)先流/基質(zhì)流遷移路徑對磷素淋失風(fēng)險(xiǎn)的影響

目前，環(huán)境上常以0.01 mol/L CaCl2溶液浸提的水溶性磷與Olsen-P之間的關(guān)系評估土壤磷素淋失潛能。筆者所在課題先前研究發(fā)現(xiàn)， 該區(qū)土壤Olsen-P與CaCl2-P之間存在拐點(diǎn)，當(dāng)土壤 Olsen-P 含量低于58.39 mg/kg（對應(yīng)CaCl2-P含量3.88 mg/kg）時(shí)，土壤磷素淋失風(fēng)險(xiǎn)較低，反之磷素淋失風(fēng)險(xiǎn)急劇增加[19]。從圖4-A觀察到，設(shè)施條件絕大多數(shù)土壤CaCl2-P含量均大于4 mg/kg，磷素淋失風(fēng)險(xiǎn)極高。特別是優(yōu)先流路徑中土壤CaCl2-P隨Olsen-P的增加速率是基質(zhì)流路徑的2倍，因此，磷素的優(yōu)先流遷移路徑極大地增加了其向環(huán)境淋失的風(fēng)險(xiǎn)。而糧田土壤CaCl2-P含量處在閾值范圍內(nèi)，加上以基質(zhì)流為主的遷移方式，磷素可以與土壤發(fā)生充分的作用，使得磷素淋失的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較低（圖4-B）。

將2種土地利用類型相對比，設(shè)施土壤優(yōu)先流發(fā)育程度明顯高于糧田土壤，且設(shè)施土壤淺層基質(zhì)流區(qū)以下磷素遷移以優(yōu)先流為主，使得設(shè)施土壤磷素隨水分以更快速度向深層土壤和地下水運(yùn)移，極大地增加了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。因此，雖然優(yōu)先流途徑僅占土壤的很小一部分，考慮到該途徑下溶質(zhì)與土壤接觸面積小且作用時(shí)間短，離子與土壤作用弱，土壤的緩沖性能來不及發(fā)揮，其對環(huán)境的影響仍不可忽視。

2.4 磷素隨優(yōu)先流/基質(zhì)流遷移的影響因素

Pearson相關(guān)分析表明，磷素隨基質(zhì)流遷移深度與土壤磷素最大吸持量Qm（表2）呈極顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.834，P=0.001），表明土壤對磷素吸附固定作用越強(qiáng)，磷素在土壤剖面中遷移難度越大。進(jìn)一步分析表明，土壤Qm與有機(jī)質(zhì)含量成反比（r=-0.764，P=0.004），即隨著有機(jī)肥施用量的增加，土壤對磷的吸附固定能力和容量明顯下降，設(shè)施土壤中大量累積的磷素遷移性增強(qiáng)，造成環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)也在增加。另外，Qm與土壤黏粒含量成正比（r=-0.605，P=0.037），因此粉/沙質(zhì)土壤磷素遷移造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)更大。

磷素隨優(yōu)先流遷移深度明顯大于基質(zhì)流部分，且遷移速度更快，對環(huán)境造成的風(fēng)險(xiǎn)較基質(zhì)流遷移路徑更大，相關(guān)分析表明，磷素隨優(yōu)先流遷移深度與優(yōu)先流路徑中沙粒含量呈極顯著正相關(guān)（r=-0.878，P=0.000）。

3 討論與結(jié)論

傳統(tǒng)認(rèn)為，施于表土的磷素在向下遷移過程中易被土壤中氧化鐵/鋁、有機(jī)質(zhì)和黏粒礦物固定，使得其沿土壤剖面垂直向下淋溶的可能性不大。但近年來田間觀察表明，土壤磷的垂直遷移不容忽視，磷素的土體內(nèi)流失對水體富營養(yǎng)化影響很大，許多研究提出這與土壤優(yōu)先流路徑有關(guān)。魯如坤等也指出，我國蔬菜產(chǎn)區(qū)由于肥料投入量是作物帶走的數(shù)10倍，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分大量積累，是水體富營養(yǎng)化的巨大威脅。因此，研究設(shè)施土壤磷素隨優(yōu)先流遷移特征及環(huán)境淋失風(fēng)險(xiǎn)意義重大。

本研究得到的設(shè)施土壤全磷和Olsen-P垂直遷移機(jī)制與章明奎等試驗(yàn)結(jié)果[7]一致，即磷素在 0～20 cm表層分布均勻，優(yōu)先流不明顯;而在30 cm以下土層優(yōu)先流路徑全磷和Olsen-P含量顯著高于基質(zhì)流部分，存在明顯的優(yōu)勢流磷素遷移。趙牧秋等也發(fā)現(xiàn)，表層0～10 cm范圍內(nèi)全磷遷移主要靠基質(zhì)流，而隨著土層加深，優(yōu)先流對全磷遷移的貢獻(xiàn)率開始增加，在15～45 cm范圍內(nèi)，其貢獻(xiàn)率可達(dá)到20%～70%[8]。然而，大部分研究土地利用類型對優(yōu)先流路徑中磷素遷移特征的結(jié)果都集中在森林、草地等自然生態(tài)系統(tǒng)，對于磷素大量富集且灌水更加頻繁的設(shè)施生產(chǎn)條件下優(yōu)先流路徑中磷素遷移特征的研究卻十分匱乏。

農(nóng)業(yè)土壤作為磷源向水體遷移而造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)已引起廣泛關(guān)注，但以往研究多關(guān)注隨土壤侵蝕和地表徑流一起流失的磷，但事實(shí)證明，通過優(yōu)先流路徑進(jìn)行土體內(nèi)遷移的磷素是不可忽視的，然而，這些隨水分在土壤大孔隙中快速遷移的溶質(zhì)研究在我國仍處于起步階段。李勇等通過土柱模擬試驗(yàn)指出，大孔隙引起的優(yōu)先流對有效磷下滲起決定性作用，是太湖地區(qū)農(nóng)田磷素淋失到淺層地下水的主要途徑[27]。章明奎等研究結(jié)果與本研究相似，指出磷素隨基質(zhì)流遷移深度與土壤Qm成反比，但與本結(jié)果不同的是并沒有發(fā)現(xiàn)磷素隨優(yōu)先流遷移深度與土壤質(zhì)地的關(guān)系，而是發(fā)現(xiàn)磷素隨優(yōu)先流遷移深度與隨基質(zhì)流遷移深度的比值隨土壤黏粒含量增加而增加[7]。

綜上所述，本研究首次探索了養(yǎng)分、水分、農(nóng)藥等投入更為集中的設(shè)施集約化生產(chǎn)條件下土壤優(yōu)先流發(fā)生及分布特征，結(jié)果顯示設(shè)施樣地土壤優(yōu)先流發(fā)育程度明顯高于糧田樣地土壤，使得磷素等養(yǎng)分隨水分以更快速度向深層土壤和地下水遷移，并強(qiáng)調(diào)了由此產(chǎn)生的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。為了更好地控制此類環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，本研究進(jìn)一步對磷素隨優(yōu)先流/基質(zhì)流遷移的影響因素進(jìn)行了初步探索。本結(jié)果可為改進(jìn)傳統(tǒng)溶質(zhì)運(yùn)移模型提供數(shù)據(jù)和理論支撐，并對降低農(nóng)業(yè)磷素的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和保護(hù)水環(huán)境安全具有重要指導(dǎo)意義。

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