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为了弄清松华坝水源区牧羊河流域不同利用类型坡地径流及侵蚀土壤中氮素的输移特征及规律,从而为松华坝水源区控制由于坡地氮素流失引起的农业面源污染提供理论依据,采用径流小区法对松华坝水源区迤者小流域主要不同利用类型坡地径流及泥沙的氮素输移规律,在2008年5月至11月进行观测,结果表明:
(1)在2008年5月17日至11月2日降雨过程中,五种不同利用类型坡地的产流量分别为烟地(238.57mm)>菜地(156.51mm)>荒地(123.34mm)>土豆地(27.82mm)>次生林(13.06mm);产沙量分别为烟地(461.64t/k㎡)>菜地(229.5t/k㎡)>荒地(133.45t/k㎡)>土豆地(21.19t/k㎡)>次生林(8.14t/k㎡);产沙量和产流量具有一致性,产流量大时,产沙量也大。烟地、菜地和荒地在前期(5月17至7月2日)产流量及产沙量较大。
(2)随着降雨次数的增加,径流中氮素输出浓度呈波浪式下降,硝态氮浓度的下降率略高于铵态氮浓度的下降率。不同利用类型坡地中,菜地总氮输出浓度最大,荒地总氮输出浓度最小,烟地、次生林和土豆地间于菜地与荒地之间。铵态氮和硝态氮的输出过程与总氮输出过程基本一致;径流中硝态氮输出浓度总体高于铵态氮的输出浓度。各不同类型坡地径流氮素的输出浓度和土壤背景值的氮素含量具有一致性。
(3)径流中氮素输出量和产流量具有一致性,产流量大时,氮素输出量也大。2008年5月17日至11月2日降雨过程中,径流中总氮输出量分别为烟地(43.1g)>菜地(40.34g)>荒地(19.98g)>土豆地(5.64g)>次生林(2.07g)。输出的可溶性氮素中,主要以硝态氮为主,占总氮输出量的60%以上。和泥沙结合态全氮输出量相比,不同类型坡地的氮素主要通过径流流失。
(4)泥沙全氮和水解氮输出过程中,其含量变化不大,在5月至7月流失的泥沙全氮和水解氮含量有减少的趋势,之后,逐渐回升。五种不同利用类型坡地泥沙的全氮含量分别为土豆地>次生林>烟地>菜地>荒地,水解氮含量土豆地>菜地>烟地>次生林>荒地。产沙量小的类型用地,泥沙中全氮及水解氮含量高于产沙量大的类型用地。
(5)次生林和土豆地泥沙的全氮富集率最高,烟地次之,荒地和菜地最小。泥沙全氮的富集率和土壤侵蚀量有关,侵蚀量大时,侵蚀泥沙的氮素的富集率较低,相反,侵蚀量小时,富集率高。和泥沙中全氮的富集率相比,水解氮富集率相对较小。
(6)表层土壤中的水解氮和有机质含量与径流中的总氮、铵态氮和硝态氮输出浓度相关性显著,泥沙中水解氮的含量和表层土壤的有机质及水解氮相关性也显著。表层土壤全氮与径流中总氮、铵态氮和硝态氮输出浓度相关性也比较明显;而泥沙中的全氮与表层土壤养分相关性较小,主要受产流量及产沙量的影响。
(7)产流量与产沙量相关性极显著,说明产流量大时,产沙量也大。产流量与径流中总氮、铵态氮和硝态氮输出量相关性系数大于产流量与泥沙中全氮及水解氮流失量的相关性系数;而产沙量与泥沙中全氮及水解氮流失量的相关性系数大于产沙量与产流输出的总氮、铵态氮和硝态氮输出量相关性系数;因此说明,产流量与径流中总氮、铵态氮和硝态氮输出量关系密切,而产沙量与泥沙中全氮及水解氮输出量之间关系密切。
(8)不同利用类型坡地径流氮素输出的影响因素分别是盖度(sig=0.001)>类型(sig=0.003)>坡度(sig=0.16)>降雨强度(sig=0.027);对泥沙氮素输出的影响因素分别是坡度(sig=0.009)>盖度(sig=0.02)>种植类型(sig=0.044),而降雨强度对泥沙全氮流失的显著性概率为0.103>0.05,其对泥沙全氮流失影响不明显。