赣南脐橙园水土流失面源污染的初步研究

王学雄 ，谷战英 ，黄 齐

（1.赣南师范学院，江西 赣州 341000；2.国家脐橙工程技术研究中心，江西 赣州 341000；3.中南林业科技大学 经济林培育与保护教育部重点实验室，湖南 长沙 410004；4.江西省山江湖治理开发委员会办公室，江西 南昌 330046）

赣南脐橙园水土流失面源污染的初步研究

王学雄1，2，谷战英3，黄 齐4

（1.赣南师范学院，江西 赣州 341000；2.国家脐橙工程技术研究中心，江西 赣州 341000；3.中南林业科技大学 经济林培育与保护教育部重点实验室，湖南 长沙 410004；4.江西省山江湖治理开发委员会办公室，江西 南昌 330046）

通过种植百喜草、保留自然生杂草和清耕（对照）3种小区处理，在自然条件下，分别于5月、7月和8月共选取3次典型降雨，测定成熟脐橙果园梯田里的水土流失面源污染情况。结果表明：产流和产沙量方面，种植百喜草＜保留自然生杂草＜对照；全氮、全磷和全钾流失量方面，总体上为种植百喜草＜保留自然生杂草＜对照；径流水样中重金属Ni、Cu、Cr、Zn、Pb、Cd和Hg流失方面，种植百喜草＜对照，保留自然生杂草与种植百喜草相近。种植百喜草、保留自然生杂草在拦蓄径流和泥沙、消减重金属污染以及减少氮磷钾流失方面有显著效果。

脐橙园；水土流失；氮磷钾流失；重金属污染；赣南

水土流失是面源污染的重要来源。由于水土流失引起面源污染发生和水体环境恶化的联动效应等有关研究逐渐受到重视，成为水土保持领域新的热点[1-4]。近几年，国内对果园水土流失面源污染发生机理和防治的研究逐渐增多，研究内容集中在果园面源中养分流失、重金属污染、不同防治措施等方面[5-8]。作者自2013年始开展赣南脐橙园水土流失面源污染专题研究，本文是对该研究部分结果的初步分析和总结。

1 研究区概况

江西赣州市位于江西省南部，简称赣南。赣南脐橙因品质优良，是全球三大脐橙品牌之一，已成为全球最大的脐橙集中种植区。2013年赣南脐橙种植面积达13万hm2，年产量达150万t。

试验地设在赣州市信丰县嘉定镇庄高村一坡地果园（115°00'E，25°23'N，海拔 175 m)。果园面积40 hm2，脐橙品种为纽荷尔，2008年定植。试验区属中亚热带季风湿润气候，年平均降水量为1 500 mm，年平均气温为19.6℃。试验区土壤以紫砂岩发育的红壤为主，土层平均深30～50 cm。

2 研究方法

2.1 径流小区设置

在已建果园选择坡向、坡度及坡位一致的坡地，布设3个径流小区。小区建设按照《水土保持试验规范（SD232-87)》执行。根据果树行株距（4 m×3 m)及梯田地势，每个小区为20 m×5 m。每个小区含4 个果园条带（梯田)，每条带2株果树。果树田间管理（水、肥、药等)统一按照果园常规方法。各小区的处理设置见表1。

2.2 径流及产沙

在每个小区底部安装翻斗式径流泥沙自动监测仪（UA-003-64)。小区的径流、泥沙通过集流槽收集后通过导管进入监测仪并自动传感记录。用笔记本电脑连接监测仪，通过HOBO软件下载自动记录的数据用以分析（见图1）。

表1 小区处理设置Table 1 Processing settings of runoff plots

图1 HOBO软件自动记录的数据Fig. 1 Automatic field records of rainfall and runoff by HOBO sensor

根据观测要求，每次降雨后，用浊度仪（TN100)实地测定经过监测仪后的产流（悬移质)（当浊度 值 ≤ 100时，y=0.001 0x2+ 2.183 8x-2.425 7，R2=0.998 3；当浊度＞100时，y=0.001 2x2+1.328 9x+76.638 0,R2=0.999 2；其中y为泥沙含量g/L，x为浊度值)，推断产流中泥沙含量。

2.3 降 雨

在小区附近空旷地带，安装翻斗式自记雨量计（SMT-0.5)。用笔记本电脑连接，通过HOBO软件下载自动记录的降雨量（见图1）。

2.4 水样化验

典型降雨后，在监测仪底部抽屉里，用洗净干燥的矿泉水瓶取混匀的产流水样1 L，送至国家脐橙检测重点实验室，先进行高速离心机使水土分离，滤纸过滤出水样，之后检测水样中全氮、全磷、全钾及重金属含量。检测项目及方法见表2。

表2 产流后水样检测项目及方法Table 2 Chemical examination and inspection items and methods for water samples of runoff yield

2.5 数据处理与分析

应用Excel软件整理数据，应用SPSS软件在0.05水平下进行单因素方差分析的最小差异显著性检验。

3 结果与分析

3.1 降雨过程及降雨量

2013年分别选择3次典型降雨条件下产流后径流、泥沙及总氮、总磷、总钾及重金属含量进行分析。表3所列数据为这3次降雨的降雨历时、降雨强度和降雨量。图2是2013年观测月份降雨量分布，其中，5月份的降雨量占观测月份的35%。

表3 3次降雨观测Table 3 Observed rainfall data from three times

图2 观测月份降雨量及降雨日数Fig. 2 Rainfall and number of rainy days in observing months

3.2 产流及产沙

3次降雨条件下不同处理小区的产流量、产沙量见图3。由于各小区投影面积不同，故将不同降雨下的产流、产沙量按单位投影面积的产流和产沙量进行比较。

图3 不同处理小区产流量和产沙量Fig. 3 Runoff and sediment yield in three field treatment plots

从图3可以看出，3次降雨下，产流量和产沙量均以处理1最少，处理2次之，而以处理3的最大。以降雨III为例，处理1与处理3比较，产流、产沙分别减少87.6%和99.4%。第1次降雨各处理的产流、产沙均差异显著；第2次降雨各处理的产流、产沙均差异显著；第3次降雨各处理的产流差异显著，对照的产沙显著大于处理1和处理2，而处理1和处理2间差异不显著。说明人工植草的处理1和自然生杂草的处理在拦蓄径流和泥沙方面起到了较好的作用，且以处理1为最佳。

另外，降雨量和降雨强度大时，产流和产沙量均较高。以处理1为例，降雨I与降雨II、降雨III比较，前者产流和产沙量比后两者大89.2%和98.3%。需要说明的是，至5月下旬时，生草的覆盖度已达到100%。

3.3 全氮、全磷及全钾流失

3次降雨条件下不同处理小区径流水样的pH值、全氮、全磷和全钾流失见表4。

从表4可以看出，总体而言，处理1及处理2小区比处理3小区磷和钾的流失小,处理1比处理3的氮流失小，而处理2的氮流失与处理3相近。以降雨II为例，处理1与处理3比较，全氮、全磷、全钾分别减少53%、97.9%、92.6%。3次降雨下各测量指标小区间均差异显著。

另外，同一处理不同降雨下氮的流失量较为稳定，而磷、钾的流失则随月份增加有加重的趋势，这很有可能跟果树后期施用含磷、钾的肥料多有关。

表4 不同处理小区径流水样中氮、磷、钾的流失†Table 4 Losses of nitrogen, phosphorus and potassium in runoff water samples in three field treatment plots

3.4 重金属流失

3次降雨条件下不同处理小区径流水样重金属流失见表5。

从表5看出，3次降雨观测的7种重金属流失小区间均差异显著，处理1＜处理2＜处理3，说明生草，无论是人工植草或自然生杂草，对重金属均能起到显著削减作用。以处理1和处理2的3次降雨平均数比较，前者比后者Ni减少32.8%，Cu减少59.4%，Cr减少33%，Zn减少82.9%，Pb减少64.1%，Cd减少3.8%，Hg减少31.1%。

表5 不同处理小区径流水样重金属流失Table 5 Losses of heavy metal in runoff water samples in three field treatment plots

4 结 论

（1) 成熟果园的水土流失往往被忽视。本试验说明，即使是修建了梯田的成熟果园，如果缺乏其它水土保持措施，在降雨强度大时，水土流失仍然十分严重，同时伴随氮磷钾的流失。

（2)果园水土流失中存在重金属污染现象。现有研究表明，重金属主要来自于污水灌溉、化肥农药的大量使用、城市垃圾等。因此，果园需要更加环保、清洁的田间管理。

（3)植被过滤带拦截径流和泥沙等方面发挥重要作用[9]。因此，作为一种过滤带，无论是人工植草还是自然生杂草，对防治水土流失及重金属污染方面均有很好的效果。在成熟脐橙果园，如何有效地控制自然生杂草、发挥其水土保持作用应当在今后的研究中加以重视。

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Preliminary research on soil erosion and derived non-point pollution of navel orange orchard

WANG Xue-xiong1,2, GU Zhan-ying3, HUANG Qi4
(1.Gannan Normal University, Ganzhou 341000, Jiangxi, China; 2. National Technical Engineering Research Centre for Navel Orange,Ganzhou 341000, Jiangxi, China; 3. Key Laboratory of Cultivation and Protection for Non-Wood Forest Trees, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China; 4. The Mountain-River-Lake Development Of fice of Jiangxi Province,Nanchang 330046, Jiangxi, China)

In a typical navel orange orchard in the southern Jiangxi province, three treatments of (1) planting the grassPaspalum natatu,(2) remaining natural grasses, and (3) the uncovered were conducted in order to study the orchard soil erosion and derived non-point pollution. Three respective measurements under selected natural rainfalls were analyzed. Results showed that, a) in runoff and sediment yielding, (1) ＜ (2) ＜ (3); b) in producing TN, TP, and TK, (1) ＜ (2) ＜ (3); c) for Ni, Cu, Cr, Zn, Pb, Cd and Hg contents, (1) ＜ (3),and (2) is similar to (1). The above results clearly indicated that planting grass as well as remaining natural grasses can play signi ficant role in reducing soil erosion and heavy metal pollution.

navel orange orchard; soil erosion; N, P, K loss; heavy metal pollution; southern Jiangxi province

S718.51+6；S666.4

A

1673-923X(2015)05-0074-04

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.05.013

2014-06-04

国家科技支撑计划项目(2012BAC11B05)；江西省水利厅科研项目（KT201329）

王学雄，副教授，博士

谷战英，副教授，博士；E-mail：guzhanying99@163.com

王学雄,谷战英,黄 齐. 赣南脐橙园水土流失面源污染的初步研究[J].中南林业科技大学学报，2015,35(5)：74-77,89.

[本文编校：谢荣秀]