黄壤区玉米季坡耕地氮素流失特征研究

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黄壤是四川旱坡耕地第二大土壤类型,主要分布在四川盆地东部及其四周的中低山区,区内降雨丰沛。黄壤土壤结构较差,同时,坡耕地不合理的耕作措施也是造成水土流失的重要原因。黄壤坡耕地的主栽作物之一是玉米,夏玉米的生长季节(玉米季)具有与降雨侵蚀期相重的特点。因此,本研究以黄壤坡耕地为研究对象,采用野外径流小区定位监测与室内分析相结合的方法,在自然降雨条件下开展不同耕作措施下玉米季坡耕地氮素流失特征研究,揭示不同耕作措施下径流及侵蚀泥沙中氮素流失特征,弄清自然降雨条件下玉米全生育期氮素流失的主要途径,构建研究区氮素流失预测模型,以期为山地黄壤坡耕地水土流失的防治、养分管理等方面提供一定的理论依据。主要研究结果如下:(1)三年玉米季平均降雨量为736.03 mm,共检测到48场侵蚀性降雨,其中,中雨14次,大雨19次,暴雨11次,大暴雨4次。侵蚀性降雨多集中在玉米成熟期,占累计侵蚀性降雨量的45.59%。引起侵蚀性降雨的雨强均在1 mm/h以上。地表径流和壤中流流失量总体趋势表现为:成熟期>苗期>抽雄期>拔节期。玉米季各耕作措施径流及其氮素流失量均受耕作措施影响显著,地表径流及其氮素流失量表现为顺坡垄作>平作>横坡垄作,而在0-20 cm和20-40 cm壤中流及其氮素流失量中横坡垄作则明显高于其他两种耕作措施。(2)在不同耕作措施和雨量等级下玉米各生育期径流均以地表径流为氮素流失的主要途径,且地表径流及其氮素流失比例均在顺坡垄作时达到最大,其最大值分别出现在拔节期和苗期,但在横坡垄作条件下,玉米成熟期0-20 cm和20-40 cm壤中流氮素流失量超过了地表径流氮素流失。试验区不同形态的氮占总氮的比例依次为可溶性有机氮>硝态氮>铵态氮,径流氮素流失的79.60%-87.06%以可溶态氮存在,可溶性有机氮在0-20 cm和20-40 cm壤中流中平作所占比例最大,在地表径流中横坡垄作所占比例最大。硝态氮是坡耕地地表径流无机氮流失的主要成分。(3)侵蚀泥沙及其氮素流失量总体趋势表现为:苗期>成熟期>抽雄期>拔节期。玉米季侵蚀泥沙及其氮素流失在不同耕作措施下表现为顺坡垄作>平作>横坡垄作,与顺坡垄作相比,实施横坡垄作可增强土壤结构稳定性,同时削弱地表径流的携沙能力,但也要注意在玉米成熟期横坡垄作下壤中流的流失风险。受断垄的影响,在玉米苗期侵蚀泥沙为氮素流失的主要方式,最高可占氮素流失总量的58.02%。在玉米各生育期暴雨强度下侵蚀泥沙量和侵蚀泥沙各组分氮素流失量达到最大值。侵蚀泥沙中68.19%-87.06%的有机态氮以酸解态氮的形式存在,其氮组分规律为氨基酸态氮>非酸解态氮>未知态氮>氨态氮>氨基糖态氮。除苗期外,各耕作措施下未知态氮流失量均大于非酸解态氮。(4)场降雨条件下氮素流失量与降雨侵蚀力因子呈正相关关系,随着降雨侵蚀力增加,其氮素流失量也随之增加。研究区氮素流失模型对该研究区降雨氮素流失量有一定的预测能力,其氮素流失量计算值与实测值之间的平均相对误差为38.68%,但在出现破垄现象及大暴雨强度下其计算值与实测值相对误差较大。
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