林下三七种植对坡面水土及碳氮流失的影响

【目的】探究天然降雨条件下不同坡度三七种植林地和自然林地的水土及碳氮流失特征,为林下种植模式的水土及碳、氮流失评估和控制提供理论依据和数据支撑。【方法】采用野外径流小区原位观测试验,以云南省寻甸县三七(Panax notoginseng(Burkill)F.H.Chen)种植林地为研究对象,对2020和2021年天然降雨条件下不同坡度(5°,10°,15°)三七种植林地和自然林地的水土及碳、氮流失特征进行对比分析,并在此基础上对水土及碳、氮流失量与降雨特征和坡度的关系进行探究。【结果】(1)三七种植林地平均总径流量、总土壤流失量分别为17.35 mm/a和14.91 t/(km^(2)·a),比自然林地分别增加了173.79%和249.43%,其中以15°坡面水土流失量最大,分别为24.10 mm/a和24.32 kg/(km^(2)·a)。(2)三七种植林地平均有机碳、全氮(TN)、氨氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO-3-N)流失量分别为740.62,75.97,9.55和7.26 kg/(km^(2)·a),比自然林地分别显著增加了251.44%,203.15%,220.47%和224.11%,其径流中TN和NH_(4)^(+)-N平均含量分别为0.77和0.33 mg/L。三七种植林地中,以侵蚀泥沙形式流失的有机碳和TN分别占各自总流失量的93.50%和82.01%,以地表径流流失的NH_(4)^(+)-N、NO-3-N分别占各自总流失量的62.09%和87.47%。(3)降雨量、降雨历时、5 min最大降雨强度(I 5)、10 min最大降雨强度(I 10)、30 min最大降雨强度(I 30)均与径流量、土壤流失量及碳、氮流失量呈显著或极显著正相关关系。坡度与水土和碳、氮流失量呈极显著正相关(P<0.01),可用二次函数拟合二者之间的关系(R^(2)>0.93)。【结论】三七种植林地土壤侵蚀强度属于微度侵蚀,最大土壤流失量远低于西南土石山区容许土壤流失量,且径流中TN、NH_(4)^(+)-N平均质量浓度分别低于Ⅲ、Ⅱ类地表水环境质量标准限值。三七种植林地水土及碳、氮流失量较自然林地显著增加,且随着坡度的增大急剧增大。建议在缓坡地段种植三七,以减少水土与养分流失。