三峽庫區(qū)小流域土壤磷素流失特征研究.pdf

1、認(rèn)識土壤磷素的流失特征，是做好一個地區(qū)磷素控制工作的重要環(huán)節(jié)，也是防治面源污染的重要組成部分。三峽大壩的修建，使庫區(qū)面臨越來越嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題。研究三峽庫區(qū)土壤侵蝕特征和非點(diǎn)源污染物磷素的流失特點(diǎn)，為庫區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)提供理論依據(jù)，也可為建立區(qū)域面源污染估算模型提供參考參數(shù)。
　　 本研究以以三峽庫區(qū)小流域?yàn)榛A(chǔ)，每隔100m通過網(wǎng)格法采樣，一共采集了118個0-20cm的土樣和15個20-40cm的剖面樣。對其進(jìn)行理化性

2、質(zhì)分析，為認(rèn)識涪陵區(qū)土壤特性提供參考；并采用插值法對分析該流域的磷素空間分布狀況，確定磷素流失的高風(fēng)險區(qū)；在此基礎(chǔ)上通過在涪陵區(qū)珍溪鎮(zhèn)王家溝選取臺面坡度為4°、9°和17°的地塊布設(shè)試驗(yàn)小區(qū)為研究對象，對其在2009年4月到2009年11月這段時間降雨和徑流觀測資料進(jìn)行統(tǒng)計，分析了三個不同坡度試驗(yàn)小區(qū)在不同降雨條件下土壤泥沙侵蝕量、徑流水量和磷素流失差異，探討土壤磷素的流失特征。主要結(jié)論如下：
　　 1.土壤養(yǎng)分含量及與磷素的相

3、關(guān)性分析
　　 王家溝小流域土壤以中性偏酸性居多。有機(jī)質(zhì)含量較高，一般都是高于10gKg-1，并表現(xiàn)隨著土層深度的增加而降低。土壤含氮量也較高，總氮平均為1.20gKg-1，堿解氮絕大多數(shù)都是大于100 mgKg-1，兩者都表現(xiàn)隨著土層深度的增加而減??；土壤全鉀含量在6.8～22.7 gkg-1之間，速效鉀含量介于9.69mgkg-1～173mgkg-1之間；全磷含量比較豐富，平均值為0.658 gkg-1，有效磷含量在表層土土

4、要大于剖面樣，而兩者各自間的差異也較大，表層土有效磷在1.61mgkg-1～145mgkg-1，剖面樣在1.44mgkg-1～54.0mgkg-1，兩者的變異系數(shù)分別為99.67％和110.53％。再對理化性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)分析，pH值、全鉀與總磷呈現(xiàn)極顯著的正相關(guān)；全氮、堿解氮、全磷對有效磷呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，pH值與有效磷呈極顯著的負(fù)相關(guān)，速效鉀與有效磷呈顯著正相關(guān)關(guān)系。反映出磷素很受pH值、全鉀、；全氮、堿解氮的影響，速效鉀與磷素也有

5、一定的相關(guān)性。
　　 2.土壤磷素含量的空間變異性分析
　　 從相關(guān)距(變程)看，土壤全磷和有效磷的相關(guān)距分別為1550m和102m，均大于土壤取樣間距100 m，表明其取樣間距能反映土壤特性的空間相關(guān)性，而還可以確定最大采樣間距為102m；從決定系數(shù)來看，土壤全磷和有效磷的決定系數(shù)分別為0.941和0.257，土壤全磷的決定系數(shù)大于土壤有效磷，說明半方差模型對土壤全磷的擬合程度大于對土壤有效磷的擬合程度；土壤全磷和有效

6、磷的半方差模型分別為球狀模型和高斯模型，基底方差分別為0.041和129，均為正值，說明存在著由采樣誤差、短距離的變異、隨機(jī)和固有變異引起的各種正基底效應(yīng)。土壤全磷和有效磷的塊金系數(shù)分別為50.6％和72.4％，在25％～75％之間，表明具有中等空間相關(guān)性，這是由結(jié)構(gòu)性和隨機(jī)性因素共同作用的結(jié)果。
　　 通過克里格插值結(jié)果，土壤全磷的空間分布總的趨勢是：西北和東北部含量偏高，東部和南面部分地區(qū)適中，中間部分相對較低。大致可以分為

7、三個級別：土壤全磷含量在0～0.58gkg-1；0.58～0.84gg-1；0.84～1.73 gkg-1。土壤有效磷分布則是西北部和東部較高，中間和南部相對較低。分布也大致可以分為三個級別：土壤有效磷含量在0～14.1mgkg-1；14.1～32.7mgkg-1；32.7～145 mgkg-1。有效磷最大值出現(xiàn)在西北部和東部一帶，最小值零星分布在流域中間和西南部小塊地段，可能與總磷的含量和土壤結(jié)構(gòu)特性有關(guān)，還受到成土母質(zhì)和土壤類型的影

8、響。由此可以知道，小流域的中部和南部都是磷素流失的高風(fēng)險地區(qū)，需要嚴(yán)格控制，種植植物帶和修建一些截水溝和蓄水池等設(shè)施。
　　 3.旱坡地不同坡度對土壤磷素流失影響
　　 研究發(fā)現(xiàn)隨著坡度的增大，徑流量和泥沙量都隨之增大，即17°＞9°＞4°。地表徑流水全磷、水溶態(tài)磷和顆粒態(tài)磷的濃度和流失量變化也呈現(xiàn)了隨著坡度的增加而增大的趨勢，即17°＞9°＞4°。從磷素流失的形態(tài)來看，顆粒態(tài)磷流失量大于水溶態(tài)磷流失量，說明顆粒態(tài)磷較水

9、溶態(tài)磷更易于流失。在相同的時間段，地表徑流泥沙中磷素濃度，全磷和有效磷變化都是隨著坡度的增加而呈現(xiàn)出減小的趨勢，即4°＞9°＞17°，其中全磷的變化效果要比有效磷明顯。而泥沙中兩種磷素流失量均呈17°＞9°＞4°的趨勢，表現(xiàn)坡度越大，磷素流失量也越大。在相同的降雨和小區(qū)表面覆蓋下，總磷的和有效磷的流失量變化趨勢相似，先增加后減少，最后趨于穩(wěn)定。
　　 4.流域內(nèi)旱坡地不同坡度級土壤磷素流失估算
　　 通過在4月17號到1

10、0月9號這段時間內(nèi)對試驗(yàn)小區(qū)磷素流失的統(tǒng)計情況，并結(jié)合流域各個坡度級的旱坡地面積，可以推算出臺面坡度為17°的區(qū)域總磷流失量為最大，103.83kg；臺面坡度為9°的區(qū)域總磷流失量為66.45kg；臺面坡度為4°的區(qū)域總磷流失量為10.89kg。而這段時間內(nèi)，其中5月13號到7月2號這段時間為磷素流失高峰期，坡度大于15°的為磷素流失高危區(qū)，需要特別防治；而6°～15°為磷素流失中危區(qū)，也是需要特別的進(jìn)行處理，加以控制磷的排放。而坡度為

11、0～6°的可以簡單的改善下土地耕作方式和適當(dāng)重些植物籬，就可以控制磷的流失。
　　 5.不同降雨量對磷素流失影響
　　 研究不同降雨與徑流量和泥沙量，以及徑流和泥沙中的磷素的關(guān)系，從而得出降雨對磷素流失的影響特征。結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同降雨對試驗(yàn)小區(qū)徑流量和泥沙量的影響都是隨著坡度的增大，即17°＞9°＞4°。降雨量與徑流量的相關(guān)系數(shù)坡度越大相關(guān)性越大，即17°＞9°＞4°；而降雨量與泥沙流失量的關(guān)系則是相反，坡度越小，相關(guān)性越強(qiáng)

12、。對徑流水中總磷和水溶態(tài)磷的濃度與降雨量的關(guān)系來講，只有坡度為4°的小區(qū)存在顯著的相關(guān)性，兩種磷素濃度值單相關(guān)系數(shù)分別為R2=0.2659、0.2789，而9°和17°的小區(qū)均沒有達(dá)到相關(guān)性；對顆粒態(tài)磷來說，坡度為4°和9°的小區(qū)徑流水中濃度與降雨量的關(guān)系都是達(dá)到了顯著性，相關(guān)系數(shù)分別為R2=0.2986、0.2674。而徑流水中三種磷素的濃度則是表現(xiàn)為先減小，后增大再是趨于穩(wěn)定。坡度為4°、9°和17°的試驗(yàn)小區(qū)地表徑流水中全磷、水溶

13、態(tài)和顆粒態(tài)磷的流失量與降雨量間都存在極顯著的相關(guān)性。而坡度為9°時，降雨量與全磷、水溶態(tài)磷和顆粒態(tài)磷的相關(guān)系數(shù)最小，分別為R2=0.6465、0.636和0.6429。降雨量在此段時間內(nèi)是先增大后減小，然后是略有增大，但是沒有達(dá)到原先的高點(diǎn)。而徑流水中三種磷素的流失總量則是表現(xiàn)為先減小，后增大再是趨于穩(wěn)定，地表徑流泥沙中磷素濃度，磷素流失總量變化都是隨著降雨量的增加而呈現(xiàn)出增加的趨勢，最后趨于穩(wěn)定，最后隨著降雨量的再增大而濃度值沒有隨著

14、增大。坡度為4°、9°和17°的試驗(yàn)小區(qū)泥沙中總磷和有效磷的流失總量對降雨量都達(dá)到了極顯著相關(guān)性，說明降雨量對總磷和有效磷的總流失量關(guān)系非常密切，可以說降雨量決定磷素的流失量。坡度分別為4°、9°和17°的試驗(yàn)小區(qū)全磷流失總量對降雨量的相關(guān)系數(shù)分別為R2=0.7591、0.6918和0.6981，均達(dá)到了極顯著相關(guān)性。說明降雨量對全磷總流失量關(guān)系非常密切，可以說降雨量決定磷素的流失量。
　　 6.工程措施對磷素的截留效應(yīng)