绿肥覆盖对紫色土坡耕地柑橘园水土保持及氮磷养分流失的影响

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绿肥覆盖在水土保育、养分蓄持、土壤改良培肥中的作用已得到国内外专家认可。紫色土具有粗骨性强、保水保肥能力弱等特征,主要分布于四川盆地的丘陵山地。关于绿肥覆盖对紫色土水土肥流失的研究较少,尤其对壤中流较强的紫色土坡耕地果园鲜见报道。对此,本文首先通过收集Web of Science和中国知网(CNKI)数据库中的85篇相关文献数据进行了meta分析,定量研究了坡耕地果园生草覆盖管理在减少径流、土壤和养分流失方面的有效性。在此基础上,在紫色土坡耕地柑橘园布置田间径流小区试验,设置黑麦草(Lolium perenne L.)、光叶苕子(Vicia villosa Roth var.)、二月兰(Orychophragmus violaceus)和清耕对照4个处理,于2018年9月-2020年9月在自然降雨条件下定量监测并研究了不同绿肥覆盖栽培下紫色土柑橘园的水土保持效果及其对氮磷流失的阻控效应,以期为紫色土坡耕地柑橘园水土保育和氮磷面源污染防控提供依据。主要研究结果如下:(1)Meta分析研究结果表明,果园生草覆盖管理能显著降低径流量、土壤和氮磷养分流失,与清耕处理相比减少径流48.5%、土壤流失70.5%、氮素流失53.4%和磷素流失56.9%。果园生草覆盖对径流、土壤和养分流失的影响大小主要取决于地表覆盖类型,坡度和气候条件。与秸秆等覆盖管理相比,生草管理在减少径流量、土壤和养分流失量方面效果更好,且非豆科作物的防控作用优于豆科作物。当果园坡度在10-15°之间时,果园生草覆盖管理对水土及养分流失的防控效果显著,随着坡度的增加,其防控效果逐渐降低。当年均降雨量高于800 mm和年均温度高于20°C时,生草覆盖减少径流及土壤和养分流失的效果最佳。(2)田间径流试验结果表明,不同绿肥覆盖处理均不同程度的降低了柑橘园全年地表径流、壤中流及土壤流失量,绿肥覆盖对地表径流、壤中流及土壤流失的阻控效应在不同绿肥品种间存在差异,整体表现为黑麦草>光叶苕子>二月兰。与清耕对照相比,黑麦草覆盖处理平均每年减少23.20%的地表径流,18.50%的壤中流和58.34%的土壤流失量。壤中流是紫色土坡耕地径流的主要产流方式,占总径流量的89.60%-90.60%;在6-7月份雨季,降雨导致的土壤过度饱和和绿肥的促进入渗作用,生草覆盖处理壤中流量多次高于清耕对照处理。(3)在自然降雨条件下,紫色土坡耕地柑橘园绿肥覆盖栽培可有效降低地表径流和壤中流中各形态氮磷流失。相比于清耕对照处理,绿肥覆盖可降低14.04%-42.53%总氮流失量和24.06%-49.23%总磷流失量。绿肥覆盖对径流中氮磷流失的阻控效应在不同品种间存在差异,氮素整体表现为黑麦草>二月兰>光叶苕子,磷素整体表现为黑麦草>光叶苕子>二月兰。与清耕对照处理相比,黑麦草覆盖使总氮、可溶性氮、硝态氮和铵态氮的平均每年流失总量分别减少44.87,42.64,26.31和0.47 kg/hm~2,减幅分别为42.53%,42.64%,26.31%和44.96%;对总磷、可溶性磷和磷酸盐的平均每年流失总量分别减少1.11,0.38和0.16 kg/hm~2,减幅分别为49.23%,42.40%和40.72%。绿肥覆盖对不同形态的氮磷阻控效应存在差异,其径流液中可溶性氮和颗粒态磷占比最大,分别占总氮和总磷的73.27%-77.32%和52.18%-58.42%。此外,不同绿肥处理显著降低肥料流失率,与清耕对照处理相比,黑麦草、光叶苕子和二月兰处理平均每年降低氮肥流失率42.74%,14.10%和19.60%,磷肥流失率48.46%,37.89%和23.42%。综上所述,果园生草覆盖能有效降低坡耕地径流、土壤及氮磷养分流失,其作用大小与果园管理方式、生草类型、覆盖度及果园立地条件等因素有关。在紫色土坡耕地柑橘园覆盖种植黑麦草、光叶苕子和二月兰能有效降低水土流失和氮磷养分流失,其中黑麦草效果最佳。研究结果为果园管理者和决策者制定防治坡耕地果园水土流失方案提供了依据,也为紫色土坡耕地柑橘园水土保育和面源污染防治提供了参考依据。
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