劉小梅，李 勇，黃智剛，王 旭，黎靜宜，黃俁晴

(廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，530004，南寧)

甘蔗(Saccharumofficinarum)是全球重要的糖料作物和能源作物[1]，中國(guó)作為甘蔗的第3大生產(chǎn)國(guó)，近70%的甘蔗種植在坡耕地上[2]。中國(guó)甘蔗種植主要分布在廣西、廣東、云南、海南等省(區(qū))。其中廣西2020年甘蔗種植面積和產(chǎn)量分別占全國(guó)約65%和70%[3]。甘蔗主要種植于土層較薄的赤紅壤和紅壤的旱作坡耕地上，生長(zhǎng)周期較長(zhǎng)，6—9月是快速生長(zhǎng)期，與雨季同步，農(nóng)民為了增產(chǎn)過(guò)度施肥及順坡等不合理的耕作措施，在降雨徑流的沖刷下，極易誘發(fā)土壤侵蝕，氮、磷等養(yǎng)分隨徑流進(jìn)入水體，導(dǎo)致毗鄰受納水體受到危害。因此，快速定量估算甘蔗坡地土壤侵蝕與養(yǎng)分流失對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染防控具有重要意義。但目前針對(duì)甘蔗不同生長(zhǎng)期坡地的土壤侵蝕、養(yǎng)分流失等方面研究不夠明晰，有必要進(jìn)一步探究其侵蝕、養(yǎng)分流失特征及其影響因素，為防治甘蔗坡地土壤侵蝕、養(yǎng)分流失提供依據(jù)。

目前，有關(guān)甘蔗土壤侵蝕和養(yǎng)分流失的研究主要集中在田間監(jiān)測(cè)和徑流小區(qū)，謝如林等[4]利用田間監(jiān)測(cè)法，發(fā)現(xiàn)廣西旱坡地甘蔗種植增施N、P肥均可提高徑流水的N、P含量，絕對(duì)值增加50%，流失系數(shù)略有增加。區(qū)惠平等[5]通過(guò)長(zhǎng)期肥料徑流定位監(jiān)測(cè)，分析不同施肥下甘蔗產(chǎn)量穩(wěn)定性、肥料貢獻(xiàn)率及氮、磷養(yǎng)分地表徑流流失量的影響，發(fā)現(xiàn)過(guò)量施入氮、磷肥顯著增加氮、磷流失量，但對(duì)氮、磷肥徑流流失率無(wú)顯著影響。秦芳等[6]利用徑流小區(qū)法，探究廣西旱坡地不同施肥和種植經(jīng)營(yíng)模式對(duì)養(yǎng)分徑流總量、流失率和利用率的影響，篩選出適合南方旱坡地推廣的經(jīng)營(yíng)模式。然而這些方法野外工作較繁雜，在大尺度如區(qū)域尺度研究中受限。隨著水土保持?jǐn)?shù)字化發(fā)展，基于GIS技術(shù)并結(jié)合評(píng)價(jià)水土流失量的模型進(jìn)行土壤侵蝕定量研究，經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚒SLE、RUSLE因其機(jī)制較簡(jiǎn)單且數(shù)據(jù)易獲取，在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用。利用土壤侵蝕模型可以快速有效估算土壤侵蝕和養(yǎng)分流失[7-9]，但是利用土壤侵蝕模型估算廣西集約化甘蔗種植小流域土壤侵蝕和養(yǎng)分流失的研究鮮有報(bào)道。為此，筆者在GIS技術(shù)的支持下，利用RUSLE模型和野外采樣相結(jié)合，以廣西典型赤紅壤集約化甘蔗種植那辣小流域?yàn)檠芯繉?duì)象，定量估算流域甘蔗坡地的年均土壤侵蝕速率和土壤侵蝕強(qiáng)度，探究各子流域甘蔗不同生長(zhǎng)期坡地的土壤侵蝕、養(yǎng)分流失特征，以及降雨、植被覆蓋對(duì)土壤侵蝕的影響，并分析甘蔗坡地土壤全氮、全磷流失與施肥量的關(guān)系。研究結(jié)果可為明晰廣西集約化甘蔗種植小流域甘蔗坡地土壤侵蝕、養(yǎng)分流失及農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染治理提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

那辣小流域位于廣西崇左市扶綏縣境內(nèi)，地理坐標(biāo)為E 107°39′29″～107°40′17″，N 22°20′36″～22°20′50″，流域總面積為1.29 km2(子流域SW1、SW2和SW3面積分別為0.22、0.62和0.45 km2)，流域流向連接左江流域的客蘭水庫(kù)。它為廣西最大水庫(kù)之一(圖1)。流域?yàn)樯降厍鹆甑孛?，坡度?～33°之間(子流域SW1、SW2和SW3的平均坡度分別為7.29°、8.81°和9.16°)，屬南亞熱帶濕熱氣候區(qū)，年平均氣溫20 ℃～25 ℃，雨量充沛，全年降雨主要集中在5—9月，年降雨量在1 100 mm左右，土壤類(lèi)型為赤紅壤(表土質(zhì)地為粉質(zhì)壤土)，第四紀(jì)紅土母質(zhì)，土壤呈酸性，pH值為4.7～5.2。流域坡耕地全種植甘蔗，面積占土地利用總面積的83%，林地種植桉樹(shù)，占土地利用總面積的11%，道路和溝渠共占土地利用總面積的6%(圖2)。該小流域3月左右種植甘蔗并在12月—翌年2月收割，一般連續(xù)種植3～4 a再翻耕新種。那辣小流域甘蔗在整個(gè)生長(zhǎng)期，一般苗期3、4月施基肥，分蘗期5、6月施追肥(表1)。

圖1 那辣小流域在廣西地理位置及采樣點(diǎn)分布Fig.1 Geographical location and distribution of sampling points of Nala watershed in Guangxi

表1 那辣小流域甘蔗施肥情況

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 模型計(jì)算與數(shù)據(jù)來(lái)源

采用RUSLE模型[10]來(lái)估算那辣小流域的土壤侵蝕速率：

A=RKLSCP。

式中:A為土壤侵蝕速率，t/(hm2·a)；R為降雨侵蝕力因子，MJ·mm/(hm2·h·a)；K為土壤可蝕性因子，t·hm2·h/(hm2·MJ·mm)；LS為地形因子(L為坡長(zhǎng)因子，S為坡度因子)，量綱為1；C為植被覆蓋與作物管理因子，量綱為1，取值范圍0～1；P為水土保持措施因子，量綱為1，取值范圍0～1。

圖2 那辣小流域土地利用類(lèi)型圖Fig.2 Land use types in Nala watershed

1)降雨侵蝕力因子R的計(jì)算采用Wischmeier等[11]提出的基于月降雨數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)化算法，數(shù)據(jù)來(lái)源于那辣流域在線(xiàn)監(jiān)測(cè)站收集的2020年的月降雨和年降雨數(shù)據(jù)，按甘蔗4個(gè)生長(zhǎng)期劃分并計(jì)算得到流域4個(gè)時(shí)期的降雨侵蝕力因子。流域甘蔗4個(gè)生長(zhǎng)期坡地的降雨侵蝕力值如表2所示。

表2 2020年那辣小流域甘蔗不同生長(zhǎng)期降雨侵蝕力

2)土壤可蝕性因子K的計(jì)算采用Williams等[12]在EPIC模型中的方法。流域土壤類(lèi)型數(shù)據(jù)來(lái)源于寒區(qū)旱區(qū)科學(xué)大數(shù)據(jù)中心(http:∥westdc.westgis.ac.cn)的1∶100萬(wàn)全國(guó)土壤類(lèi)型數(shù)據(jù)并通過(guò)實(shí)地調(diào)查和采樣分析研究區(qū)土壤類(lèi)型情況，土壤粒徑數(shù)據(jù)和有機(jī)碳含量數(shù)據(jù)主要參考土壤屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中研究區(qū)所在扶綏縣的土壤屬性數(shù)據(jù)和流域土壤樣品的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

3)坡度坡長(zhǎng)因子LS的計(jì)算，坡長(zhǎng)因子采用Wischmeier等[11]提出的計(jì)算公式，坡度因子的計(jì)算，緩坡運(yùn)用McCool等[13]提出的坡度計(jì)算公式，陡坡采用劉寶元的計(jì)算公式[14]。數(shù)據(jù)來(lái)源于流域測(cè)繪所得約為3 m空間分辨率的DEM數(shù)據(jù)。

4)植被覆蓋與管理因子C的計(jì)算，先利用過(guò)綠減過(guò)紅植被指數(shù)算出植被覆蓋度[15]，再根據(jù)蔡崇法等[16]的植被覆蓋度與C因子的關(guān)系式計(jì)算出C因子。流域植被覆蓋度數(shù)據(jù)獲取來(lái)源于2020年用無(wú)人機(jī)在甘蔗4個(gè)生長(zhǎng)期(苗期：3月；分蘗期：6月；伸長(zhǎng)期：8月；成熟期：11月)拍攝的4景影像圖，影像分辨率為5 cm，將4景影像圖按公式計(jì)算得到流域4個(gè)時(shí)期的植被覆蓋與管理因子。

5)水土保持措施因子P的計(jì)算根據(jù)流域土地利用現(xiàn)狀和相關(guān)研究報(bào)道[17]，對(duì)每一種土地利用類(lèi)型賦予P值，坡耕地P值為0.4，林地為1，溝渠為0，道路為0.2。流域2020年土地利用類(lèi)型圖，由無(wú)人機(jī)航拍影像圖進(jìn)行人工解譯及實(shí)地調(diào)查獲得。在ArcGIS中把各因子?xùn)鸥駡D通過(guò)疊加分析得到那辣流域4個(gè)時(shí)期的土壤侵蝕速率圖，再把流域土地利用類(lèi)型圖與4個(gè)時(shí)期的土壤侵蝕速率圖進(jìn)行疊加分析，提取流域甘蔗坡地的土壤侵蝕速率即得到流域甘蔗4個(gè)時(shí)期坡地的土壤侵蝕狀況。

2.2 土壤采樣及養(yǎng)分流失估算

由于流域甘蔗坡地4個(gè)生長(zhǎng)期的土壤侵蝕變化較大，而養(yǎng)分含量變化不大，采樣在2021年1月進(jìn)行，在3個(gè)子流域各選取2個(gè)典型甘蔗坡地坡面采集的土壤樣品(子流域SW1的采樣坡面編號(hào)為H1和H2，子流域SW2的采樣坡面編號(hào)為H3和H4，子流域SW3的采樣坡面編號(hào)為H5和H6)。土壤樣品采集方法：每個(gè)甘蔗坡面按坡頂、坡上、坡中上、坡中下、坡下和坡底6個(gè)坡位采樣(子流域SW2的坡面H4只采坡中下、坡下和坡底3個(gè)坡位的樣品，SW3的坡面H5除了坡頂，其余坡位都采了樣品)，在每個(gè)坡位，按一定間距沿著等高線(xiàn)設(shè)計(jì)3個(gè)采樣點(diǎn)，采集深度為0～15 cm的表層土柱樣品。樣品用于測(cè)定土壤密度、有機(jī)碳(soil organic carbon,SOC)、全氮(total nitrogen,TN)、全磷(total phosphorus,TP)含量。測(cè)定方法：土壤密度采用烘干稱(chēng)量法，土壤有機(jī)碳采用重鉻酸鉀外加熱法，土壤全氮采用全自動(dòng)凱氏定氮法，土壤全磷采用HClO4-H2SO4法。本研究根據(jù)流域SOC、TN和TP含量和土壤流失速率估算SOC、TN和TP流失速率[18]。

2.3 土壤侵蝕強(qiáng)度分類(lèi)分級(jí)

利用ArcGIS的空間分析工具，將流域各土壤侵蝕因子進(jìn)行連乘，得到各像元年土壤侵蝕速率圖，再把流域土地利用類(lèi)型圖與土壤侵蝕速率圖進(jìn)行疊加分析，提取流域甘蔗的土壤侵蝕速率(用流域甘蔗坡地年平均土壤侵蝕速率)并根據(jù)水利部制定的SL190—2007《土壤侵蝕分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》[19]進(jìn)行等級(jí)劃分，獲得那辣小流域甘蔗坡地土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)狀況。

3 結(jié)果與分析

3.1 流域甘蔗坡地土壤侵蝕等級(jí)

由表3可知，2020年，那辣小流域甘蔗坡地平均土壤侵蝕速率為18.86 t/(hm2·a)，屬輕度侵蝕，流域甘蔗坡地輕度侵蝕等級(jí)以下的侵蝕面積比例為80.42%，土壤侵蝕量為471.54 t/a，侵蝕量占侵蝕總量的23.43%，中度侵蝕面積占總面積的10.37%，強(qiáng)烈侵蝕等級(jí)以上的面積占總面積的9.20%，土壤侵蝕量為1 146.40 t/a，侵蝕量占侵蝕總量的56.95%。

表3 那辣小流域甘蔗坡地土壤侵蝕統(tǒng)計(jì)特征

3.2 土壤侵蝕及有機(jī)碳、總氮、總磷流失時(shí)空變化

由表4可知，流域甘蔗坡地土壤侵蝕速率在不同生長(zhǎng)期的變化特征為分蘗期>伸長(zhǎng)期>苗期>成熟期，分蘗期的土壤侵蝕速率最大，3個(gè)子流域的甘蔗坡地在分蘗期土壤侵蝕總量占全生長(zhǎng)期的95.66%～97.40%，苗期、伸長(zhǎng)期和成熟期的土壤侵蝕總量均處于很低水平，占全生長(zhǎng)期的0～4%。流域甘蔗坡地土壤侵蝕速率在3個(gè)子流域的變化特征為SW3>SW1>SW2，子流域SW3的甘蔗坡地土壤侵蝕速率比SW1、SW2分別高0.01～3.53 t/hm2和0.01～3.89 t/hm2。流域甘蔗坡地土壤SOC、TN和TP流失速率與土壤侵蝕速率的時(shí)間變化特征一致，但與土壤侵蝕速率的空間變化特征不一致。分蘗期甘蔗坡地土壤SOC和TN流失速率為SW3>SW2>SW1，其中，子流域SW3的甘蔗坡地土壤SOC流失速率比SW1、SW2分別高42.96%、33.46%，子流域SW3的甘蔗坡地土壤TN流失速率比SW1、SW2分別高48.61%、26.11%，甘蔗坡地土壤TP流失速率子流域SW1比SW2、SW3皆高8.07%，這與子流域施肥和土壤的本底值有關(guān)。

表4 那辣小流域甘蔗坡地土壤侵蝕與SOC、TN、TP流失的時(shí)空變化特征

3.3 土壤侵蝕變化與降雨、植被蓋度的關(guān)系

流域甘蔗坡地土壤侵蝕速率與降雨量和植被蓋度的關(guān)系如圖3所示。結(jié)果表明，3個(gè)子流域甘蔗坡地土壤侵蝕、降雨量和植被覆蓋度在苗期變化規(guī)律一致，均顯著小于分蘗期和伸長(zhǎng)期，處于較低水平；3個(gè)子流域甘蔗坡地在分蘗期的土壤侵蝕與降雨量均呈最大值，土壤侵蝕分別是苗期、伸長(zhǎng)期和成熟期的294、29和3588倍，降雨量比苗期、伸長(zhǎng)期、成熟期分別提高275.8%、53.5%和552.8%，但植被覆蓋度與土壤侵蝕的關(guān)系在整個(gè)生長(zhǎng)期的變化規(guī)律不一致，分蘗期的植被覆蓋度顯著大于苗期，處于中等水平，比伸長(zhǎng)期、成熟期分別低8%、12%；伸長(zhǎng)期和成熟期的甘蔗坡地土壤侵蝕速率與降雨量呈顯著正相關(guān)，隨降雨量的減小急劇下降，但甘蔗坡地土壤侵蝕速率與植被覆蓋度相關(guān)性不大。

圖3 甘蔗不同生長(zhǎng)期坡地土壤侵蝕速率與降雨量和植被蓋度的關(guān)系Fig.3 Relationship between soil erosion rate and rainfall and vegetation coverage on the sloping fields of sugarcane in different growth periods

3.4 TN、TP侵蝕流失與施肥量的關(guān)系

在分析流域非點(diǎn)源污染影響因素中，探討了甘蔗不同生長(zhǎng)期坡地化肥施用量與養(yǎng)分流失速率的相關(guān)關(guān)系。由圖4可知，甘蔗坡地氮肥施用量與TN流失速率呈顯著正相關(guān)(R2=0.988 8，P<0.01)，磷肥施用量與TP流失速率也呈顯著正相關(guān)關(guān)系(R2=0.890 3，P<0.01)。

圖4 那辣小流域甘蔗坡地全氮、全磷流失速率與氮、磷肥施用量的關(guān)系Fig.4 Relationship between the rate of total nitrogen and total phosphorus loss and the amount of nitrogen and phosphorus fertilizer applied on the sugarcane sloping fields in Nala watershed

4 討論

4.1 模型精度及其計(jì)算結(jié)果比較

利用RUSLE模型計(jì)算2020年那辣小流域甘蔗坡地平均土壤侵蝕速率為18.86 t/(hm2·a)，屬輕度侵蝕，遠(yuǎn)高于水利部規(guī)定的南方紅壤丘陵區(qū)土壤允許流失量5 t/(hm2·a)的標(biāo)準(zhǔn)。流域甘蔗坡地輕度侵蝕等級(jí)以下的侵蝕面積比例為80.42%，侵蝕量占侵蝕總量的23.43%，而強(qiáng)烈侵蝕等級(jí)以上的面積占總面積的9.2%，侵蝕量占侵蝕總量的56.95%，因此流域內(nèi)水土流失治理任務(wù)依然艱巨。根據(jù)實(shí)測(cè)那辣小流域2017—2019年甘蔗坡面蝕溝速率為18.9～32.0 t/(hm2·a)[20]，與本研究用RUSLE模型估算的流域甘蔗坡地土壤侵蝕速率(18.86 t/(hm2·a))相接近，說(shuō)明該模型的土壤侵蝕估算結(jié)果較準(zhǔn)確。

4.2 甘蔗土壤侵蝕與養(yǎng)分的時(shí)空變化

流域甘蔗坡地的土壤侵蝕速率在不同生長(zhǎng)期的變化特征為分蘗期>伸長(zhǎng)期>苗期>成熟期，分蘗期的土壤侵蝕速率最大，由于流域大的降雨事件主要集中在分蘗期，降雨多，此時(shí)植被覆蓋不能有效阻擋降雨對(duì)表層土壤的沖刷，引發(fā)嚴(yán)重的土壤侵蝕。流域甘蔗坡地土壤侵蝕速率在3個(gè)子流域的變化特征為SW3>SW1>SW2，這可能與各子流域的坡度，甘蔗新植、宿根面積，橫坡、順坡種植面積等有關(guān)。各子流域坡度為SW3>SW2>SW1，可能由于SW3坡度大，導(dǎo)致侵蝕更嚴(yán)重，表明子流域坡度的差異影響土壤侵蝕速率。向宇國(guó)等[21]研究表明植煙坡耕地臨界坡度隨降雨強(qiáng)度變化而變化，坡度顯著影響土壤侵蝕強(qiáng)度。侯寧等[22]用人工降雨探究了當(dāng)坡度從5°增加到25°時(shí)，耕作侵蝕坡面產(chǎn)沙量增加，15°可能是耕地- 水復(fù)合侵蝕坡面產(chǎn)沙的臨界坡度。根據(jù)調(diào)查，2020年子流域SW1、SW2和SW3甘蔗新植面積比例分別為43.97%、32.36%和32.89%，流域甘蔗橫坡種植比例較大。新植甘蔗的地面凋落物覆蓋度及甘蔗根系密度均低于宿根甘蔗，坡面溝蝕速率隨地面凋落物覆蓋度、根系密度的增大而減小[20]，順坡蔗地坡面徑流量和侵蝕量是橫坡蔗地的1.9，2.3倍[23]。流域甘蔗坡地SOC、TN和TP流失速率與甘蔗坡地土壤侵蝕速率的時(shí)間變化特征一致。甘蔗分蘗期坡地SOC、TN流失速率為子流域SW3>SW2>SW1，而TP流失速率為子流域SW1大于SW2、SW3。這與子流域施肥和土壤的本底值有關(guān)。各子流域氮肥施用量為SW3>SW2>SW1，磷肥施用量為SW1>SW3>SW2，各子流域全氮含量為SW3>SW2>SW1，全磷含量為SW1>SW2>SW3。Li等[24]研究那辣小流域表明來(lái)自子流域SW1的泥沙沉積物和顆粒態(tài)氮、顆粒態(tài)磷大于SW2、SW3，并發(fā)現(xiàn)子流域SW1道路和河道侵蝕的沉積物和相關(guān)養(yǎng)分輸出比SW2、SW3的貢獻(xiàn)更大。這與本研究結(jié)果有不同之處，可能原因是研究方法和研究對(duì)象不同，本文研究的是流域甘蔗坡地土壤侵蝕和養(yǎng)分流失，而且流域甘蔗坡地土壤侵蝕和養(yǎng)分流失受降雨、植被覆蓋、種植模式和肥料施用量等多尺度驅(qū)動(dòng)因素的影響。

4.3 甘蔗坡地土壤侵蝕的影響因素

3個(gè)子流域甘蔗坡地土壤侵蝕速率、降雨量和植被覆蓋度在苗期變化規(guī)律一致，均顯著小于分蘗期和伸長(zhǎng)期，處于較低水平。降雨強(qiáng)度和降雨量共同影響土壤侵蝕的變化，降雨達(dá)到一定強(qiáng)度才會(huì)產(chǎn)生徑流，雨量則會(huì)改變降雨強(qiáng)度[25]。由于苗期降雨較少，產(chǎn)流小，較少發(fā)生土壤侵蝕。3個(gè)子流域在分蘗期的土壤侵蝕速率與降雨量均呈最大值，植被覆蓋度與土壤侵蝕速率的關(guān)系在整個(gè)生長(zhǎng)期的變化規(guī)律不一致，主要受降雨影響。分蘗期降雨量多且強(qiáng)度大，過(guò)分集中的雨水使土壤含水量常處于較高水平，甘蔗為劍形葉片及冠層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。植被覆蓋不足以抵擋降雨對(duì)地表的沖刷，導(dǎo)致土壤侵蝕較嚴(yán)重。伸長(zhǎng)期和成熟期的甘蔗坡地土壤侵蝕速率與降雨量呈顯著正相關(guān)，隨降雨量的減小急劇下降，甘蔗在伸長(zhǎng)期，植被覆蓋較大，行間隙減小，攔截降雨能力增強(qiáng)。趙婭君等[26]研究發(fā)現(xiàn)隨著作物生長(zhǎng)，玉米對(duì)坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的抵御作用增強(qiáng)，幼苗期效果微弱，抽雄期最盛，不同生育期玉米地坡面的土壤流失比率與葉面積指數(shù)有較好的指數(shù)相關(guān)關(guān)系。Abdalla等[27]研究發(fā)現(xiàn)，甘蔗種植區(qū)地表覆蓋與土壤侵蝕呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，為了減輕土壤侵蝕，要采取適當(dāng)?shù)耐恋毓芾泶胧﹣?lái)增加植被覆蓋。宋嘉等[28]研究表明，坡度、降雨量、降雨強(qiáng)度與水土及養(yǎng)分流失呈正相關(guān)關(guān)系，這與本研究結(jié)果有相似之處。但降雨強(qiáng)度達(dá)到一定值才會(huì)產(chǎn)生徑流，產(chǎn)沙、輸沙受降雨強(qiáng)度和徑流量影響大于降雨量[29]。本研究考慮了降雨量，沒(méi)有考慮雨強(qiáng)和徑流，在今后的研究中可以適當(dāng)改進(jìn)模型的參數(shù)。

4.4 甘蔗坡地施肥對(duì)TN、TP流失的影響

經(jīng)走訪調(diào)查，2020年流域甘蔗坡地氮肥、磷肥(純氮、純磷)平均施用量分別為220.20和19.60 kg/hm2。 由表5可知，各子流域甘蔗坡地TN和TP流失量占施肥量的比值分別為8.73%～13.27%和11.16%～13.17%。其中，子流域SW3的甘蔗坡地TN和TP平均流失量最大，原因是受各子流域甘蔗坡地土壤侵蝕速率、養(yǎng)分含量和施肥量差異的影響。各子流域甘蔗坡地TN、TP流失速率分別與氮肥和磷肥施用量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，原因是流域甘蔗坡地苗期施基肥。加上對(duì)地表的擾動(dòng)較大，植被覆蓋度較低，降雨容易沖刷地表，導(dǎo)致水土、養(yǎng)分流失。而分蘗期大量施追肥，此時(shí)流域降雨多且強(qiáng)度大，地表徑流把土壤攜帶養(yǎng)分沖走，導(dǎo)致土壤、養(yǎng)分流失速率較大。有研究表明，坡面氮、磷流失量與降雨量和雨強(qiáng)呈顯著正相關(guān)[30]，與本研究結(jié)論一致。區(qū)惠平等[5]研究南方赤紅壤蔗區(qū)表明，施肥顯著提高氮、磷養(yǎng)分地表徑流流失量。Li等[31]研究了那辣小流域地塊面積增大，導(dǎo)致河道侵蝕造成的養(yǎng)分流失，與流域化肥施用量的減少效益相互抵消了。這表明土壤侵蝕造成的養(yǎng)分流失在減少施肥的環(huán)境效益評(píng)估中不可忽略。為提高集約化蔗區(qū)的經(jīng)濟(jì)效益和減少農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染對(duì)環(huán)境的影響，要科學(xué)調(diào)整農(nóng)事活動(dòng)管理措施，盡量避免在短歷時(shí)強(qiáng)降雨極端事件頻發(fā)期前進(jìn)行翻耕、施肥等。

表5 不同子流域甘蔗坡地TN、TP流失量及其占化肥施用量的比例

5 結(jié)論

1)2020年那辣小流域甘蔗坡地平均土壤侵蝕速率為18.86 t/(hm2·a)，屬輕度侵蝕；2)流域甘蔗坡地土壤侵蝕速率在不同生長(zhǎng)期的變化特征為分蘗期>伸長(zhǎng)期>苗期>成熟期，流域甘蔗坡地土壤SOC、TN和TP流失速率與土壤侵蝕速率的時(shí)間變化特征一致；3)流域甘蔗坡地土壤侵蝕速率在不同生長(zhǎng)期的變化受降雨影響比較大。因此，要注重流域甘蔗坡地土壤侵蝕的防治，根據(jù)流域甘蔗坡地土壤侵蝕和養(yǎng)分流失特征，采取有效的防治措施。例如合理的種植方式，適當(dāng)增加地表覆蓋，科學(xué)施肥等。