紫色土壤中流氮磷淋溶流失特征综述

紫色土壤中流氮磷淋溶流失特征综述

作者：吴昊阳

来源：《农业开发与装备》 2019年第1期

摘要：紫色土是我国的一种特殊土壤类型，是亚热带地区由富含碳酸钙的紫红色砂岩和页

岩上的初育土，它主要分布于四川盆地。土壤中磷、钾等营养元素含量高具有成土速率快、生

产性能高的优点，但其土层浅薄、结构性差和有机质含量低的特点使紫色土易受降雨和地表径

流的侵蚀，致使坡面土壤氮磷元素迁移，加重三峡库区水体富营养化的风险。由于紫色土特殊

的土壤孔隙结构特征，在径流淋失过程中壤中流的侵蚀作用不可忽视，从壤中流方面综述紫色

土淋溶侵蚀的特征规律，为我国西南地区水土流失区治理提供科学依据。

关键词：紫色土；氮磷淋溶；壤中流

0 引言

紫色土在三峡库区重要的耕地资源，但此处水土流失严重，淋溶过程中以氮磷元素引起农

业面源污染，使得四川紫色土已成为我国水土流失比较严重的地区之一。由于紫色土自身的土

壤结构性质，土壤发育程度浅，壤中流比较发育，极易被降雨径流侵蚀，已有研究[1]证明壤中流是紫色土坡耕地径流的主要形式，壤中流对紫色土水分和养分的流失的影响不可忽视。此外，坡地耕作作为重要的人为因素也影响着壤中流的发育，加速了紫色坡耕地区的侵蚀速度。本文

对紫色土坡耕地壤中流侵蚀研究现状以及氮磷淋溶流失特征做出综述，为研究紫色坡耕地土壤

侵蚀过程和机理提供科学依据。

1 紫色坡耕地裂隙潜流的产流机理与胶体颗粒迁移规律

壤中流泥沙含量张维等[2]在四川省山乡截留小流域研究紫色坡耕地裂隙潜流的产流机理，得出结论，降雨初期，土壤大孔及介孔均处于排空状态，易形成侧向流动，对降雨反应迅速，

当降雨至最大雨强出现至降雨接近结束时，浅层土壤中介孔成为产流的主要通道，且坡地入渗

以横向的水平迁移为主。降雨结束后，裂隙潜流的补给主要为垂向的入渗水流，并且土壤介孔

是主要的入渗通道。并且进一步分析实验数据发现，潜流中胶体颗粒迁移速率比产流速率快

（＞30 min），强降雨下，胶体颗粒浓度与潜流流量呈极显著负相关。

2 壤中流氮磷流失以泥沙颗粒为主要载体

有研究[3-5]证明，降雨冲刷和径流侵蚀是土壤溶质迁移的主要动力，当径流量大于下渗量时，土壤中的部分氮素和大部分磷素以颗粒形式上移，以泥沙为主要载体随径流发生迁移流失。在三峡库区，紫色泥岩孔隙度＞10%，细微裂隙普遍发育，孔隙松散，壤中流产流量相对较高，大孔隙流作为壤中流的重要形式，土壤过滤泥沙作用降低，壤中流携带较多氮磷流失，被认为

是坡耕地径流淋失的主要形式。

3 壤中流氮磷流失元素来源

有研究[6]认为酸化紫色土自身磷是磷淋溶的重要来源，农业施肥是提供氮磷淋溶的另一个来源，张思兰等[7-8]研究指出，土壤湿润速率是影响磷素淋溶的重要因素，所有施肥处理的磷素淋溶都发生在快速湿润条件下，各形态磷浓度在 2 h湿润时达到最高。随着湿润速率的降低，土壤微生物生物量碳与淋洗液TP和TDP呈极显著负相关，与DOP呈显著负相关（P＜0.05），

推测土壤湿润后淋洗出的磷主要来源于土壤微生物。周志强等[9]的研究也证实了这一点，生物质炭的添加能够降低氮磷元素的浸出速率。

4 影响坡耕地壤中流的因素及特征规律

从自然因素说起，紫色土的土壤结构特征为首要因素，大量研究已证实沙质土壤易形成大

孔隙流，通过壤中流径流产生过程分析，紫色坡耕地上，壤中流产流具有大孔隙产流特征。贾

海燕等[10]推测紫色土坡耕地壤中流主要由大孔隙流构成，并研究证明，土壤孔隙结构越松散，越易形成大量壤中流，其中，壤中流中磷元素流失量占磷素流失总量的80%以上，砂质壤土中

壤中流磷元素传输能力强，沙质黏土中，壤中流对磷素流失影响不明显。

地形因素中，冯勇等[11]认为壤中流中的氮元素流失量与坡度变化关系不大，磷元素流失

量随坡度的增大而增大，氮磷元素的流失量均与雨强显著相关。李太魁等则指出壤中流径流量

与雨量显著相关，与雨强显著性不相关，也就是说，随雨强增大的是氮磷流失浓度，氮磷流失

总量与雨强的关系还需进一步的研究。王玉霞等进一步研究发现在二次降雨条件下，壤中流N、P的流失与雨强、坡度以及PAM用量三者有显著关系，流失量均与雨强成正比。二次降雨的产

流速度快于第一次，产流量也大于第一次，壤中流TN、TP流失量均远远大于第一次的降雨，说明自然界中的连续降雨次数越频繁，对紫色土肥性的保持越不利，引起非点源污染的几率就越大。

坡地耕作作为重要的人为因素加速土壤中氮磷元素流失，在日常灌溉条件下，紫色土表皮

易形成结皮层，农民在耕作过程中也会覆盖稻草为作物保温保水，这些都会改变表层土壤性质。刘祥章等通过对紫色土坡耕地水分和氮素流失量做出研究，发现紫色土表层结皮会减少壤中流

流量和氮素流失总量，但壤中流中流失氮浓度升高。稻草覆盖下，壤中流流量、氮素流失总量、壤中流氮素浓度均有所升高。此外还研究发现紫色土坡耕地中壤中流主要发生在耕作层，在不

同施肥条件下，土壤中的水分移动速率和硝态氮流失速率均表现为坡脚速度大于坡中大于坡顶

的规律，此基础上研究进一步证实，全层施肥更有利于土壤硝态氮的保持，而顺坡条施则加重

了氮素流失。而刘月娇等用纱网覆盖地表做实验时发现不同的结论，纱网覆盖有效减少地表养

分流失的同时，影响了铵态氮的流失，使其更容易产生氮流失，表现为壤中流各形态氮流失大

于地表径流，磷元素为相反结论，地表径流中各形态磷素流失量大于壤中流。

崔元文等在四川紫色丘陵区比较三种不同的耕作方式发现，耕作方式对磷素和钾素壤中流

浓度影响不大，横垄、横分能减少径流氮素流失总量，平作会增加径流氮素流失总量。唐炳哲

等研究也证实了这一点并进一步指出，横坡垄作和施化肥有机肥均能降低径流中氮磷流失含量。大雨强作用下横坡耕作对径流泥沙拦截作用减弱，横坡垄作减沙效果随降雨强度的增大而呈现

出先正达后减小最后稳定的趋势，在不同施肥方式下，化肥配有机肥比单施化肥减少氮磷流失

浓度的作用明显，且雨强越大，作用越明显。同时又证实了紫色坡耕地中氮磷流失形式以颗粒

形式为载体，且雨强越大，径流中所含的颗粒比例越高。

壤中流与地表径流氮磷流失规律略有不同，也增加了三峡库区紫色土坡耕地的治理难度，

一直以来研究壤中流氮磷流失的文章相对较少，今后可以尽量多开展这方面的研究，使治理土

壤中氮磷流失更加科学合理化，较快三峡库区生态环境建设进程。

参考文献

[1] 李太魁，杨小林，花可可，寇长林.紫色土坡耕地可溶性有机碳淋失特征[J].生态环境

学报，2018，27（10）：1836-1842.

[2] 张维，唐翔宇，鲜青松.紫色土坡耕地裂隙潜流的产流机理与胶体颗粒迁移[J].环境科

学研究，2017，30（12）：1919-1926.

[3] 张兴昌，邵明安.水蚀条件下土壤氮素径流流失的影响因素[M].西安：陕西科学技术出

版社，2001：253-262.