次暴雨下作物植被类型对农田氮磷径流流失的影响(1).

2009年 3月

水利学报

SH UI LI X UE BAO

第 40卷第 3期

收稿日期 :2008203214

基金项目 :国家自然科学基金重点项目 (50639040;50739003

作者简介 :焦平金 (1980- , 男 , 安徽人 , 博士生 , 主要从事农田排水与水环境保护方面的研究。 E 2mail :jiaopj@iwhr. com

文章编号 :055929350(2009 0320296207

次暴雨下作物植被类型对农田氮磷径流流失的影响

焦平金 1

, 王少丽 1

, 许迪 1

, 王友贞

2

(1. 中国水利水电科学研究院水利研究所 , 北京 100044; 2. 安徽省 , 233000

摘要 :基于汛期次暴雨径流实验数据 , 。结果表明 , 作物植被类型差异对地表径流量 >玉米地 >棉花地 >黄豆地。因素。。对具有较高植被覆盖度的黄 , 而玉

米地中颗粒态氮和可溶性磷分别是农田氮磷、棉花等高叶面积指数的作物可有效减少氮磷地表径流流失 , 减缓农业面源污染带来的威胁。

关键词 :降雨 ; 作物 ; 植被 ; 径流 ; 土壤侵蚀 ; 氮磷 ; 流失中图分类号 :S157.1; X 144

文献标识码 :A

1研究背景

地表径流与土壤侵蚀引起的氮磷流失是导致农业面源污染、河流湖泊等地表水体产生富营养化的

主要原因 , 其带来的环境、经济及社会问题已引起国内外普遍关注 [1-2]

, 研究农田氮磷径流流失规律对提高化肥利用率、减轻农业面源污染、缓解水资源危机具有重要理论意义和实用价值。现有大量针对氮磷地表径流流失机理与规律的研究多在室内外模拟降雨条件下基于坡面产流或农田径流状态开展 , 其

考虑了植被覆盖、施肥、雨强、耕作方式等因素对地表径流氮磷流失规律的影响 [3-6]

, 以及地表径流中不

同形态氮磷的构成 [7], 研究发现作物植被覆盖对农田氮磷地表径流流失的影响较为明显 [8-9]

。由于人工降雨模拟条件与自然降雨状态间在降雨属性等方面存在着差异 , 上述得出的相关研究结论用于指导实践具有一定局限性 [10]

, 故深入研究自然降雨条件下作物植被类型差异对农田氮磷径流流失规律的影响凸显重要。本文基于汛期典型暴雨径流实验观测数据 , 研究不同作物植被类型下的农田地表氮磷径流流失规律和特征 , 探讨作物植被类型差异对地表径流量、

土壤侵蚀量和不同形态氮磷流失量的影响 , 分析地表径流氮磷浓度构成 , 从而为减少农田氮磷径流流失、控制农业面源污染提供科学依据。

2实验与方法

211实验区概况实验区地处紧邻淮北平原的安徽省水利科学研究院新马桥农水综合试验站 , 位于东

经117°22′ , 北纬33°09′ , 属暖温带半湿润季风气候区。当地年均降水量91113mm , 降水主要分布在 6— 9月份 , 多为暴雨 , 其中汛期雨量约占全年总量的60%~70%, 年均降雨径流深 24012mm , 年均气温和蒸发量分别为 1510℃和

91617mm 。当地作物种植类型主要有冬小麦、黄豆、玉米、棉花等 , 实验区供试土壤为砂浆黑土 , 土壤质地以重壤质为主 ,0~20cm 表土的主要理化性质如表 1所示。

—

692—

表 1实验区表土主要理化性质

不同粒径土壤颗粒含量Π%

2. 5~0. 5mm

0. 5~0. 1mm 0. 1~0. 05mm

0. 05~0. 01mm

<0. 01mm 容重Π

(g Πcm 3 全氮Π%

全磷Π%

全钾Π%

有机质Π%

0~8

39~50

7~14

6~14

26~42

1. 36

0. 102

0. 131

1. 54

1. 19

212实验设计与观测设施

21211实验设计根据当地主要作物种植类型 , 设置 4个实验处理 , 分别为裸地 (对照和具有不同作

物植被类型的玉米地、棉花地和黄豆地 , 各处理重复 3次 , 共布设 12个实验小区。每个小区面积 5m ×

2m , 平均坡度5Π1000, 作物顺坡平作。于 2007年 6月 25, 同时移栽棉花 , 一次性撒施底肥 , 作物播种和施肥管理措施参考当地习惯 (表 2 。 9月汛期内 , 共观

测到 5次降雨径流过程 (表 3 , 其中前 4植被覆盖差异并不明显 , 对 8月 221, 由于作物已步入生长中期

(玉米灌浆期、 , [11]

, 故以此次典型暴雨过程为对象 , 。

表实验处理与作物种植及施肥措施

实验处理作物品种

种植密度Πhm 2

底肥施用量Π(kg Πhm 2

施氮

施磷

施钾

播种方式

裸地

000玉米地郑单 958

42000

株 1144545穴播 (14株 ×3 棉花地 9901优系 40000株 2289090移栽 (20株 ×2 黄豆地

中黄 13150kg

45

45

45

条播 (25g ×6

表 3降雨特征

日期

降雨量平均雨量

7月 6日 94. 25. 387月 7日 50. 55. 327月 8日 60. 22. 807月 19— 20日 129. 64. 988月 22日

122. 7

5. 33