滇中高原不同土地利用类型产流产沙特征及影响因素——以尖山河小流域为例

[目的]研究滇中高原山区小流域不同土地利用类型植被措施的水土保持效益,为合理种植及改善土地利用现状提供科学依据及理论指导。[方法]以玉溪市尖山河小流域为研究区,采集研究区2012-2022年的降雨数据结合径流小区径流量和产沙量数据,研究分析次生林地、人工林地、灌草丛地、农耕地、经果林地径流量和产沙量特征及影响因素。[结果]①径流量排序为:农耕地>经果林地>灌草丛地>次生林地>人工林地,产沙量排序为农耕地>人工林地>经果林地>次生林地>灌草丛地。相同降雨条件下农耕地较其他土地利用类型的抗侵蚀性差。②产沙量与径流量二者之间呈明显的正相关性(p<0.01),产沙相较于产流具有滞后性,当次生林地径流量≥0.02 mm,灌草丛地≥0.46 mm,人工林地≥0.4 mm,经果林地≥0.62 mm,农耕地≥0.09 mm时才会携带泥沙。③径流量和产沙量与植被盖度、降雨特征因子之间的相关性显著(p<0.05),与土壤理化指标中的毛管持水量、毛管孔隙度、总孔隙度之间存在显著相关性(p<0.05),与其余的理化指标相关性不显著(p≥0.05)。[结论]研究区内应科学设置植被类型布局,合理分配土地种植模式,科学布局农田整地。

自然降雨下玉米秸秆堆沤还田对滇中小流域坡耕地氮素流失的影响

为探究自然降雨下不同堆沤方式秸秆还田对小流域坡耕地径流泥沙及氮素流失的影响,以滇中二龙潭流域坡耕地为研究对象,设置9种不同玉米秸秆堆沤方式,分别为CK及8种处理,各处理包括2种秸秆还田量(0.75,1.5 kg/m^2)、2种秸秆粒度(1,5 cm)、2种秸秆堆沤方式(水或水与尿素堆沤),研究烤烟坡耕地产流产沙及氮素流失特征。结果表明:(1)在4场具有典型产流的降雨中,施用较高秸秆还田量(1.5 kg/m^2)和粗颗粒秸秆(5 cm),均可有效减少坡耕地产流产沙量(10.06%~38.60%和10.07%~38.60%);(2)施用较低秸秆还田量(0.75 kg/m^2)、粗颗粒秸秆(5 cm)及未添加尿素堆沤的秸秆径流TN、NO3--N浓度低于施用高秸秆还田量(1.5 kg/m^2)、细颗粒秸秆(1 cm)及添加尿素堆沤的处理(1.96%~32.79%和3.97%~40.89%);(3)各处理下NO3--N/TN、NH4+-N/TN、PN/TN分别为63.64%~86.18%,5.31%~13.86%和5.33%~25.80%,表明坡耕地地表径流氮素主要流失形式为NO3--N,溶解态氮是径流中的主要氮素污染物;(4)施用较低秸秆还田量(0.75 kg/m^2)、粗颗粒(5 cm)秸秆、未加尿素堆沤的秸秆,泥沙TN流失浓度降低(16.87%~48.15%);(5)施用较高秸秆还田量、粗颗粒秸秆及未添加尿素堆沤可有效降低滇中坡耕地氮素的流失风险(0.32%~35.05%和54.52%~77.23%)。TN径流和泥沙流失中,以径流输出为主,占TN流失量的50.09%~71.67%。为了减少该流域氮素流失量,可选择施用较高秸秆还田量(1.5 kg/m^2)和粗颗粒(5 cm)秸秆,并依据烤烟不同生长期的吸收情况和土壤养分情况等选择少量或不添加尿素堆沤进行秸秆还田。

不同堆沤方式下秸秆还田对滇中烤烟农田生态系统氮素平衡的影响

以滇中二龙潭小流域烤烟农田生态系统为研究对象,设置对照(CK)及8种不同玉米秸秆堆沤方式进行秸秆还田,各处理包括2种秸秆还田重量(0.75或1.5 kg/m^(2)),2种秸秆粒度(1或5 cm),2种秸秆堆沤方式(水或水与尿素堆沤),研究烤烟农田生态系统中不同堆沤方式下秸秆还田对径流泥沙氮素流失、土壤氮素残留量、烤烟氮素吸收量以及农田烤烟生态系统氮素平衡的影响。结果表明:(1)径流和泥沙全氮流失量分别随着降雨量和降雨强度的增加而增加;(2)施用5 cm粗秸秆较1 cm细秸秆、1.5 kg/m^(2)还田量较0.75 kg/m^(2)还田量可分别减少径流氮素流失量0.32%~35.05%和54.52%~77.23%;(3)秸秆还田显著增加了土壤全氮、硝态氮含量,各处理分别较CK高出2.60%~20.33%和0.35%~90.57%;(4)烤烟各器官全氮含量分布特征为叶>茎>根,各处理下叶、茎、根全氮含量较CK分别增加了67.69%,25.33%和42.27%,水与尿素堆沤较水堆沤可显著提高烤烟氮素含量6.60%~38.03%;(5)在氮素平衡中径流和泥沙氮素流失量分别占氮素输入量的8.27%~23.85%和4.37%~12.72%,氮素流失主要以径流为主,泥沙为辅;土壤残留量占氮素输入量的4.97%~36.79%;烤烟吸收量占41.10%~71.64%,烤烟吸收的氮素占输入的主体部分。采用水与尿素堆沤,还田量1.5 kg/m^(2),秸秆粒度5 cm的合理配置,可有效维系烤烟农田生态系统氮素平衡,增加烤烟产量,降低氮素流失量,并提高该流域农田生态系统经济和生态效益。