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认识土壤磷素的流失特征,是做好一个地区磷素控制工作的重要环节,也是防治面源污染的重要组成部分。三峡大坝的修建,使库区面临越来越严重的生态环境问题。研究三峡库区土壤侵蚀特征和非点源污染物磷素的流失特点,为库区农业生产和环境保护提供理论依据,也可为建立区域面源污染估算模型提供参考参数。本研究以以三峡库区小流域为基础,每隔100m通过网格法采样,一共采集了118个0-20cm的土样和15个20-40cm的剖面样。对其进行理化性质分析,为认识涪陵区土壤特性提供参考;并采用插值法对分析该流域的磷素空间分布状况,确定磷素流失的高风险区;在此基础上通过在涪陵区珍溪镇王家沟选取台面坡度为4°、9°和17°的地块布设试验小区为研究对象,对其在2009年4月到2009年11月这段时间降雨和径流观测资料进行统计,分析了三个不同坡度试验小区在不同降雨条件下土壤泥沙侵蚀量、径流水量和磷素流失差异,探讨土壤磷素的流失特征。主要结论如下:1.土壤养分含量及与磷素的相关性分析王家沟小流域土壤以中性偏酸性居多。有机质含量较高,一般都是高于10gKg-1,并表现随着土层深度的增加而降低。土壤含氮量也较高,总氮平均为1.20gKg-1,碱解氮绝大多数都是大于100 mgKg-1,两者都表现随着土层深度的增加而减小;土壤全钾含量在6.8~22.7gkg-1之间,速效钾含量介于9.69 mgkg-1~173mgkg-1之间;全磷含量比较丰富,平均值为0.658 gkg-1,有效磷含量在表层土土要大于剖面样,而两者各自间的差异也较大,表层土有效磷在1.61mgkg-1~145mgkg-1,剖面样在1.44mgkg-1~54.0mgkg-1,两者的变异系数分别为99.67%和110.53%。再对理化性质进行相关分析,pH值、全钾与总磷呈现极显著的正相关;全氮、碱解氮、全磷对有效磷呈现极显著正相关关系,pH值与有效磷呈极显著的负相关,速效钾与有效磷呈显著正相关关系。反映出磷素很受pH值、全钾、;全氮、碱解氮的影响,速效钾与磷素也有一定的相关性。2.土壤磷素含量的空间变异性分析从相关距(变程)看,土壤全磷和有效磷的相关距分别为1550m和102m,均大于土壤取样间距100 m,表明其取样间距能反映土壤特性的空间相关性,而还可以确定最大采样间距为102m;从决定系数来看,土壤全磷和有效磷的决定系数分别为0.941和0.257,土壤全磷的决定系数大于土壤有效磷,说明半方差模型对土壤全磷的拟合程度大于对土壤有效磷的拟合程度;土壤全磷和有效磷的半方差模型分别为球状模型和高斯模型,基底方差分别为0.041和129,均为正值,说明存在着由采样误差、短距离的变异、随机和固有变异引起的各种正基底效应。土壤全磷和有效磷的块金系数分别为50.6%和72.4%,在25%-75%之间,表明具有中等空间相关性,这是由结构性和随机性因素共同作用的结果。通过克里格插值结果,土壤全磷的空间分布总的趋势是:西北和东北部含量偏高,东部和南面部分地区适中,中间部分相对较低。大致可以分为三个级别:土壤全磷含量在0~0.58gkg-1;0.58~0.84gkg-1;0.84~1.73 gkg-1。土壤有效磷分布则是西北部和东部较高,中间和南部相对较低。分布也大致可以分为三个级别:土壤有效磷含量在0~14.1mgkg-1;14.1~32.7mgkg-1;32.7~145 mgkg-1。有效磷最大值出现在西北部和东部一带,最小值零星分布在流域中间和西南部小块地段,可能与总磷的含量和土壤结构特性有关,还受到成土母质和土壤类型的影响。由此可以知道,小流域的中部和南部都是磷素流失的高风险地区,需要严格控制,种植植物带和修建一些截水沟和蓄水池等设施。3.旱坡地不同坡度对土壤磷素流失影响研究发现随着坡度的增大,径流量和泥沙量都随之增大,即17°>9°>4°。地表径流水全磷、水溶态磷和颗粒态磷的浓度和流夫量变化也呈现了随着坡度的增加而增大的趋势,即17°>9°>4°。从磷素流失的形态来看,颗粒态磷流失量大于水溶态磷流失量,说明颗粒态磷较水溶态磷更易于流失。在相同的时间段,地表径流泥沙中磷素浓度,全磷和有效磷变化都是随着坡度的增加而呈现出减小的趋势,即4°>9°>17°,其中全磷的变化效果要比有效磷明显。而泥沙中两种磷素流失量均呈17°>9°>4°的趋势,表现坡度越大,磷素流失量也越大。在相同的降雨和小区表面覆盖下,总磷的和有效磷的流失量变化趋势相似,先增加后减少,最后趋于稳定。4.流域内旱坡地不同坡度级土壤磷素流失估算通过在4月17号到10月9号这段时间内对试验小区磷素流失的统计情况,并结合流域各个坡度级的旱坡地面积,可以推算出台面坡度为17°的区域总磷流失量为最大,103.83kg;台面坡度为9°的区域总磷流失量为66.45kg;台面坡度为4°的区域总磷流失量为10.89kg。而这段时间内,其中5月13号到7月2号这段时间为磷素流失高峰期,坡度大于15°的为磷素流失高危区,需要特别防治;而6°~15°为磷素流失中危区,也是需要特别的进行处理,加以控制磷的排放。而坡度为0°~6°的可以简单的改善下土地耕作方式和适当重些植物篱,就可以控制磷的流失。5.不同降雨量对磷素流失影响研究不同降雨与径流量和泥沙量,以及径流和泥沙中的磷素的关系,从而得出降雨对磷素流失的影响特征。结果发现不同降雨对试验小区径流量和泥沙量的影响都是随着坡度的增大,即17°>9°>4°。降雨量与径流量的相关系数坡度越大相关性越大,即17°>9°>4°;而降雨量与泥沙流失量的关系则是相反,坡度越小,相关性越强。对径流水中总磷和水溶态磷的浓度与降雨量的关系来讲,只有坡度为4°的小区存在显著的相关性,两种磷素浓度值单相关系数分别为R2=0.2659、0.2789,而9°和17°的小区均没有达到相关性;对颗粒态磷来说,坡度为4°和9°的小区径流水中浓度与降雨量的关系都是达到了显著性,相关系数分别为R2=0.2986、0.2674。而径流水中三种磷素的浓度则是表现为先减小,后增大再是趋于稳定。坡度为4°、9°和17°的试验小区地表径流水中全磷、水溶态和颗粒态磷的流失量与降雨量间都存在极显著的相关性。而坡度为9°时,降雨量与全磷、水溶态磷和颗粒态磷的相关系数最小,分别为R2=0.6465、0.636和0.6429。降雨量在此段时间内是先增大后减小,然后是略有增大,但是没有达到原先的高点。而径流水中三种磷素的流失总量则是表现为先减小,后增大再是趋于稳定,地表径流泥沙中磷素浓度,磷素流失总量变化都是随着降雨量的增加而呈现出增加的趋势,最后趋于稳定,最后随着降雨量的再增大而浓度值没有随着增大。坡度为4°、9°和17°的试验小区泥沙中总磷和有效磷的流失总量对降雨量都达到了极显著相关性,说明降雨量对总磷和有效磷的总流失量关系非常密切,可以说降雨量决定磷素的流失量。坡度分别为4°、9°和17°的试验小区全磷流失总量对降雨量的相关系数分别为R2=0.7591、0.6918和0.6981,均达到了极显著相关性。说明降雨量对全磷总流失量关系非常密切,可以说降雨量决定磷素的流失量。6.工程措施对磷素的截留效应通过2008年9月20号到2009年11月19号对三峡库区涪陵王家沟小流域的坡改梯区域的重要排水沟和蓄水池等进行了重点跟踪监测,推算出整个坡改梯区域工程措施对磷素的截留量为1.34kg/hm2。可以得出通过工程措施可以有效地控制流域磷素的流失。