横坡垄作和秸秆覆盖对红壤坡耕地氮磷流失的影响

程鹏，廖超林，肖其亮，彭华，简燕，胥爱平，朱坚*

（1.湖南农业大学资源环境学院，长沙 410128；2.湖南省农业环境生态研究所/农业农村部长江中游平原农业环境重点实验室/洞庭湖农业面源污染防治技术研究中心，长沙 410125；3.湖南省南县农业农村局，湖南 南县 413200）

坡耕地是我国重要的耕地类型，其中南方红壤坡耕地面积约289 万hm，占红壤耕地面积的11.5%。红壤坡耕地因具有水资源优越、土地再生能力强等特点成为我国重要的农产品生产基地。然而密集的人类活动、长期不合理的生产方式，极易导致坡耕地水土及氮磷养分的流失，使土壤生产力下降，严重制约了红壤丘陵地区农业的可持续发展。与此同时，氮磷养分的流失也成为农业面源污染的重要来源，据统计红壤坡耕地的土壤流失量占红壤区水土流失总量的40%，由此可见，减少南方红壤坡耕地的水土及氮磷养分流失成为当前农业发展中亟待解决的重要问题。

研究发现，不同强度等级的降雨是造成地表径流、泥沙及养分流失的关键因素。在南方红壤坡耕地，强降雨和正常降雨贡献了68%～89%的总径流深度和94%～98%的总土壤流失。降雨强度对径流产生起主导作用，径流累积是影响土壤流失的主要因素。改变起垄方式、增加覆盖措施等对增加水土保持、降低氮磷养分流失具有一定效果，在实行轮作的坡耕地，横坡垄作在降雨前期或强降雨时期对减少径流和土壤流失的效果最为显著。与裸坡地相比，横坡垄作年径流深度平均减少62.0%，年土壤流失量平均减少86.3%。秸秆覆盖可减缓雨水对表层土壤的冲击、增加雨水入渗，从而减少地表径流及径流中泥沙含量，进而降低土壤养分流失。然而，相关研究结果表明，单一的措施不足以解决坡耕地氮磷的流失。因此，本研究通过设置野外径流小区试验，连续监测油菜-玉米轮作模式下地表径流产流特征和各次径流不同氮磷形态的浓度变化特征，并结合4 种不同耕作处理下的红壤坡耕地氮磷流失规律，探讨红壤坡耕地氮磷养分流失对横坡垄作和秸秆覆盖的响应，以期为控制红壤坡耕地养分流失提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

本试验为长期定位试验（2014 年至今），试验区为湖南省长沙县高桥镇（113°35'E，28°48'N），属亚热带季风湿润气候。全年平均降雨量1 500 mm，多年平均气温为17 ℃，无霜期270～310 d。供试土壤类型为第四纪红土母质发育的红壤，供试0～20 cm 耕层土壤理化性质：pH 4.45，土壤有机质含量23.04 g·kg，全氮含量1.34 g·kg，全磷含量0.68 g·kg，全钾含量16.60 g·kg，有效磷含量56.47 mg·kg，速效钾含量205.26 mg·kg。

1.2 试验设计与样品采集

本试验地坡度为14°，设4 个处理，每个处理3 次重复，共计12 个小区。每个小区面积30 m，内径长10 m、宽3 m；每个小区设置1 个3 m×1 m×1 m 径流池用以收集小区径流液。试验小区采用砖混结构浇砌而成，小区间用水泥浆砌砖间隔0.2 m，砌砖上部高出地面0.3 m，下部深埋地下0.3 m。径流小区布置PVC管接收径流液排入径流池。试验种植模式采用“油菜-玉米两熟”制，均为当地普遍适应栽种的高产优质品种。种植时间见表1。

表1 试验地种植记录Table 1 Experimental planting records

肥料采用单质肥料，氮肥为尿素（46% N），磷肥为过磷酸钙（16% PO），钾肥为氯化钾（60% KO）。油菜季氮肥分基肥和追肥两次施用（基肥占60%），磷肥、钾肥作基肥，采用与表土混施的方法一次性撒入，两年基肥施用时间分别为2018 年10 月18 日和2019年10月18日，追肥在基肥施入半个月后施用，于小雨前后撒施。玉米季肥料分两次施入，第一次于玉米移栽时各处理施入2.02 kg 尿素，其余肥料分别于2019年5 月18 日和2020 年5 月30 日一次性施入。灌溉采用滴灌方式，病虫害管理与当地农民习惯保持一致。不同试验处理如表2所示。

表2 不同处理施肥与秸秆覆盖量（kg·hm-2）Table 2 Fertilization and straw returning amount under different treatments（kg·hm-2）

在观测期内，每逢降雨产流后立即进行样品采集。每次采样前，先用卷尺在径流池测定各个径流小区地表径流的水位，用以计算各小区地表径流流量。测定完毕后将径流池中的水样充分搅拌，采集水样保存于250 mL 聚乙烯塑料瓶中，并放置于冰箱冷冻保存。测定时采用分测取样，每个指标取10 mL 样品过0.45 µm 滤膜进行抽滤，其滤液用于测定总氮、硝态氮、铵态氮、总磷和正磷酸根盐。在每季作物成熟期，采用五点取样法采取不同小区表层土（0～20 cm）大于500 g，一部分鲜样用于测定土样中铵态氮、硝态氮和土壤水分系数；另一部分土样自然风干后测定其有机质、全氮、全磷和pH等指标含量。本试验过程共采集土样2 次，第一次是油菜收获后采样，第二次是玉米收获后采样。降雨量数据从试验站人工气象降雨观测平台获取，观测仪器为虹吸式雨量计。

1.3 分析和测定方法

1.4 数据处理

采用SPSS 26.0 软件对数据进行统计分析，各处理间的差异显著性采用Duncan 法（＜0.05）进行分析；数据基础处理和做图分别采用Excel 2016 和Origin 2019进行。

2 结果与分析

2.1 自然降雨对不同处理地表径流产流量的影响

图1为观测期内自然降雨下的地表径流产流量，观测期内共产生降雨53 次，并非所有处理在每次降雨都会产生地表径流，在53 次降雨中，CK、T1、T2、T3分别产生了16、15、15、16 次地表径流。2019 年降雨量为1 339.2 mm，降雨主要集中在5 月份，降雨量峰值出现在5 月2 日，达到141.5 mm，不同处理的地表产流量大小顺序为CK＞T3＞T1＞T2，其中，T2 较CK、T3、T1 处理分别降低了85.02%、67.56%、35.80%，地表径流流失量变化趋势与降雨量变化大体一致。2020 年降雨量为1 109.7 mm，降雨主要集中在5—6月和8—9 月，峰值出现在5 月18 日，为57 mm，不同处理间地表径流产流量规律与2019 年有所差异，地表径流流失量在8月14日达到了峰值，与降雨量变化不一致，这是由于土壤处于休闲期，土壤翻耕等农作活动往往集中于这个时期，土壤处于松散状态，易引起水土流失。T2处理产流量最小，较CK、T3、T1处理分别降低了70.22%、54.90%、21.23%。T2 处理对降低坡耕地径流量效果最优。

图1 自然降雨条件下不同耕作处理红壤坡耕地地表径流量Figure 1 Surface runoff of sloping farmland of red soil under different tillages under natural rainfall

2.2 不同处理对红壤坡耕地地表径流氮磷流失的影响

2.2.1 不同处理对红壤坡耕地地表径流总氮流失的影响从图2（a）中可以看出，2019年4个处理总氮的浓度峰值在6 月10 日，表现为T2＞T1＞T3＞CK，而在其他时间，4 个处理表现为T3＞CK＞T1＞T2。各处理地表径流中总氮平均流失浓度大小顺序为T2（4.62 mg·L）＜T1（4.74 mg·L）＜CK（5.28 mg·L）＜T3（6.04 mg·L）；T3 处理的总氮流失浓度变化范围最大，为3.37～9.55 mg·L，T2 处理的变化范围最小，为0～4.25 mg·L。在图2（b）中，CK、T1、T2和T3处理的总氮流失通量大小分别为13.29、2.67、1.44 kg·hm·a和5.89 kg·hm·a，不同处理间总氮流失通量表现为T2＜T1＜T3＜CK，CK 处理流失通量显著高于其他处理（＜0.05）。在2020 年，各处理在1 月和6 月出现两次峰值。第一次峰值出现于1月9日，其中CK处理总氮流失浓度达到全年最高（6.47 mg·L），其他处理较CK处理流失浓度较低；在6 月28 日，各处理在不同次降雨中出现第2 次峰值，其中T3 处理的峰值最大，为5.21 mg·L；从浓度均值来看，CK 处理总氮流失浓度均值最大，为3.84 mg·L，T2 处理最小，为1.98 mg·L。从流失通量看，CK、T1、T2和T3处理的总氮流失通量分别为19.72、4.78、3.06 kg·hm·a和10.01 kg·hm·a，不同处理间总氮流失通量表现为T2＜T1＜T3＜CK，CK处理显著高于其他处理，T3处理显著高于T1和T2处理（＜0.05）。观测期内不同处理总氮平均流失浓度表现为T2（3.30 mg·L）＜T1（3.77 mg·L）＜CK（4.56 mg·L）＜T3（4.59 mg·L）；CK、T1、T2 和T3处理的总氮流失通量分别为16.51、3.73、2.25 kg·hm·a和7.95 kg·hm·a，不同处理间总氮流失通量表现为T2＜T1＜T3＜CK。横坡垄作+秸秆覆盖对减少地表径流总氮浓度和流失通量效果最好。

图2 地表径流总氮流失浓度变化情况及流失通量特征Figure 2 Changes of TN loss concentration in surface runoff and total flux

2.2.2 不同处理对红壤坡耕地地表径流硝态氮、铵态氮流失的影响

如图3（a）所示，2019 年各处理地表径流硝态氮流失浓度与总氮浓度相似，在6 月份较高。各处理在6 月10 日出现峰值，其中CK 处理最低，为5.74 mg·L，其他处理的硝态氮流失浓度均较高，变化范围为7.22～8.77 mg·L；各处理地表径流硝态氮平均流失浓度大小顺序为CK（3.17 mg·L）＞T1（2.87 mg·L）＞T3（2.64 mg·L）＞T2（2.60 mg·L）。2020 年各处理在6月1日和6月28日出现了两次峰值。在6月1日，T2处理的硝态氮流失浓度最低，为1.40 mg·L，CK、T1和T3 处理分别是T2 处理的2.97、2.45 倍和2.77 倍。不同处理地表径流硝态氮平均流失浓度大小顺序为CK（2.67 mg·L）＞T1（2.36 mg·L）＞T3（2.04 mg·L）＞T2（1.32 mg·L）。观测期内不同处理硝态氮平均浓度呈现为T2（1.96 mg·L）＜T3（2.34 mg·L）＜T1（2.62 mg·L）＜CK（2.92 mg·L）。横坡垄作+秸秆覆盖处理可有效降低地表径流硝态氮浓度。

由图3（b）可知，2019 年5 月2 日各处理地表径流铵态氮流失浓度达到峰值，其中CK处理浓度最大，为4.86 mg·L，分别是T1、T2 和T3 处理的2.10、7.25 倍和1.26 倍；从平均浓度来看，T2 处理也远低于其他处理，各处理平均浓度大小顺序为CK（1.45 mg·L）＞T3（1.01 mg·L）＞T1（0.67 mg·L）＞T2（0.28 mg·L）。2020年各处理地表径流铵态氮流失浓度与2019年有较大差异，各处理平均浓度大小顺序为CK（0.56 mg·L）＞T3（0.30 mg·L）＞T1（0.29 mg·L）＞T2（0.27 mg·L）。两年间不同处理铵态氮浓度均值大小顺序为T2（0.28 mg·L）＜T1（0.48 mg·L）＜T3（0.66 mg·L）＜CK（1.01 mg·L）。T2处理地表径流铵态氮浓度最低。

图3 地表径流硝态氮、铵态氮流失浓度变化情况Figure 3 Changes of and loss concentration in surface runoff

从图4可以看出，2019—2020年不同处理硝态氮占总氮的百分比变化范围为56.73%～73.89%，铵态氮占总氮的百分比变化范围为10.28%～25.85%；从两年均值来看，不同处理硝态氮占总氮比例大小顺序为T3（67.34%）＞T1（65.31%）CK＞（63.74%）＞T2（63.44%）；铵态氮占总氮比例大小顺序为CK（20.29%）＞T3（15.02%）＞T1（14.70%）＞T2（12.59%）；T2处理硝态氮、铵态氮占总氮比例均为最低，不同处理间差异较小。

图4 地表径流不同形态氮占总氮百分比Figure 4 Percentage of different forms of N in TN in surface runoff

2.2.3 不同处理对红壤坡耕地地表径流总磷流失的影响

由图5（a）可知，2019 年各处理的总磷流失浓度共出现两次峰值，第一次峰值出现在5 月2 日，其中T3 处理总磷流失浓度最大，为0.61 mg·L；第二次峰值出现在8 月16 日，其中T1 处理流失浓度最大，为0.52 mg·L，T2 处理和T3 处理较T1 处理分别降低了30.77%和7.69%；各处理流失浓度均值大小顺序为T3（0.37 mg·L）＞T2（0.33 mg·L）＞T1（0.30 mg·L）＞CK（0.29 mg·L）；由图5（b）可知，不同处理地表总磷流失通量大小呈现出CK＞T3＞T1＞T2，CK 处理显著高于其他处理（＜0.05）。2020 年各处理流失浓度峰值除T3处理外均出现于6月28日，CK、T1、T3处理流失浓度较为接近，分别为0.367、0.379、0.378 mg·L，T2处理较CK、T1、T3 处理分别降低了38.69%、40.63%和40.74%；各处理流失浓度均值大小顺序为T3（0.245 mg·L）＞CK（0.221 mg·L）＞T1（0.216 mg·L）＞T2（0.150 mg·L）。不同处理地表总磷流失通量大小顺序为CK＞T3＞T1＞T2，CK 总磷流失通量最大，为1.001 kg·hm·a，T2处理的流失通量显著低于CK和T3（0.05）。在观测期内，T2 处理相比于其他处理地表径流总磷流失通量最低，降低了36.84%～79.66%。

图5 地表径流总磷流失浓度变化情况及流失通量特征Figure 5 Changes of TP loss concentration and flux characteristics in surface runoff

2.2.4 不同处理对红壤坡耕地地表径流正磷酸盐流失的影响

如图6 所示，2019 年正磷酸盐出现了两次峰值，第一次在5 月2 日，T3 处理达到全年最高，为0.53 mg·L，在6 月24 日各处理除T3 外出现第二次峰值，T1 处理的流失浓度最高，为0.34 mg·L，CK 处理最低，为0.23 mg·L；各处理地表径流正磷酸盐平均流失浓度大小顺序为T3（0.27 mg·L）＞T2（0.19 mg·L）＞T1（0.18 mg·L）＞CK（0.17 mg·L）。2020 年各处理正磷酸盐流失浓度一共出现了3 次峰值，T2 处理均低于其他处理，各处理正磷酸盐平均流失浓度大小顺序 为T3（0.130 mg·L）＞T1（0.114 mg·L）＞CK（0.113 mg·L）＞T2（0.070 mg·L）。从两年均值来看，不同处理正磷酸盐平均流失浓度均值为T1（0.26 mg·L）＞T3（0.20 mg·L）＞CK（0.14 mg·L）＞T2（0.13 mg·L）。

图6 地表径流正磷酸盐流失浓度变化情况Figure 6 Changes of surface runoff concentration

2.3 不同处理对红壤坡耕地地表径流氮磷流失量的影响

如表3所示，通过连续2 a的观察，横坡组T1、T2处理地表径流总氮、硝态氮、铵态氮、总磷和正磷酸盐流失总量均显著低于CK（＜0.05），T3处理对地表径流养分流失有一定的截留作用，但效果不及T1、T2处理。与CK相比，T1、T2和T3处理地表径流总氮、硝态氮、铵态氮、总磷和正磷酸盐流失通量在油菜季分别平均降低了70.54%～94.64%、73.17%～93.90%、78.57%～92.86%、47.92%～85.42%和44.00%～84.00%，在玉米季分别平均降低了46.22%～88.29%、28.57%～84.69%、34.13%～96.93%、28.57%～79.85%和6.07%～84.11%。

表3 不同耕作处理下地表径流氮磷流失量（kg·hm-2）Table 3 Nitrogen and phosphorus loss flux in surface runoff under different tillage treatments（kg·hm-2）

2.4 不同处理对红壤坡耕地土壤氮、磷含量的影响

2.4.1 不同处理对土壤氮素含量的影响

如图7（a）所示，不同处理2019 年土壤全氮含量大小顺序为T3（1.50 g·kg）＞CK（1.45 g·kg）＞T2（1.39 g·kg）＞T1（1.35 g·kg），2020 年土壤全氮含量与2019 年有所差异，为T2（1.66 g·kg）＞T3（1.65 g·kg）＞T1（1.60 g·kg）＞CK（1.56 g·kg）。各处理2020年土壤全氮含量较2019 年均有所上升，T1、T2 和T3增幅较为明显，分别增加了18.52%、19.42% 和10.00%。土壤总氮含量年际差异较大，主要与不同年际间的气候、降雨条件有关。从两年均值来看，不同处理土壤全氮含量大小顺序为T3（1.58 g·kg）＞T2（1.53 g·kg）＞CK（1.51 g·kg）＞T1（1.48 g·kg）。秸秆覆盖处理的土壤全氮含量较高。

如图7（b）所示，2019 年土壤硝态氮、铵态氮含量均在CK 处理最低，分别为4.70 mg·kg和6.36 mg·kg，其中硝态氮含量在T1 处理最高，为5.35 mg·kg，铵态氮含量在T2 处理最高，为10.10 mg·kg；2020年土壤铵态氮、硝态氮含量均在T2处理最高，分别为4.57 mg·kg和3.69 mg·kg，CK 最低，分别为3.62 mg·kg和2.72 mg·kg。从两年均值来看，不同处理土壤硝态氮含量大小顺序为T2（4.47 mg·kg）＞T1（4.28 mg·kg）＞T3（3.93 mg·kg）＞CK（3.71 mg·kg），土壤铵态氮含量大小为T2（7.34 mg·kg）＞T1（5.69 mg·kg）＞T3（5.29 mg·kg）＞CK（4.99 mg·kg），观测期内T2 处理土壤硝态氮和铵态氮含量均为最高。

图7 不同处理下土壤氮素含量Figure 7 Soil nitrogen content under different treatments

2.4.2 不同处理对土壤磷素含量的影响

如图8（a）所示，2019 年不同处理土壤全磷含量大小顺序为T3（0.95 g·kg）＞CK（0.92 g·kg）＞T2（0.91 g·kg）＞T1（0.85 g·kg），2020 年土壤全磷大小顺序为T2（1.11 g·kg）＞T3（1.05 g·kg）＞T1（0.99 g·kg）＞CK（0.98 g·kg）。各处理2020年土壤全磷含量较2019 年 均 有 所 上 升，T1、T2、T3 分 别 增 加 了16.47%、21.98%、10.53%。从两年均值来看，不同处理土壤全磷含量大小顺序为T2（1.01 g·kg）＞T3（1.00 g·kg）＞CK（0.95 g·kg）＞T1（0.92 g·kg）。

如图8（b）所示，不同处理2019 年土壤有效磷含量与全磷含量变化一致，均为T3 处理含量最高，为40.63 mg·kg，T1 处理最低，为31.10 mg·kg。2020年不同处理土壤有效磷含量大小顺序为T3（103.70 mg·kg）＞T2（99.90 mg·kg）＞CK（81.64 mg·kg）＞T1（68.66 mg·kg）。观测期内不同处理土壤有效磷含量大小顺序为T3（72.17 mg·kg）＞T2（68.07 mg·kg）＞CK（57.11 mg·kg）＞T1（49.88 mg·kg）。秸秆覆盖处理土壤有效磷含量高于其他处理。

图8 不同处理下土壤磷素含量Figure 8 Soil phosphorus content under different treatments

3 讨论

3.1 横坡垄作与秸秆覆盖对坡耕地径流损失的影响

在我国南方红壤坡耕地，降雨是影响水土流失的主要原因，与裸坡地相比，横坡垄作的土垄改变了坡面微地貌，增大了地表粗糙度和地表水流阻力，促使更多水流入渗而减少径流量；秸秆覆盖增加了雨水的土壤渗透面积和土壤蓄水能力，降低了雨水冲刷的动能，阻碍了径流的汇集，从而降低了地表的径流率。在本研究中，横坡垄作+秸秆覆盖的红壤坡耕地地表径流产流量远低于其他处理，相较于顺坡垄作处理，横坡垄作和顺坡垄作+秸秆覆盖处理显著降低了地表径流产流量24.46%～74.90%。唐柄哲的研究表明，在紫色土坡耕地横坡垄作较顺坡耕作配施有机肥可降低径流系数30.06%～60.17%，YANG 等通过模拟降雨试验发现，秸秆覆盖可减少地表径流量11.74%～65.93%，与本研究结果一致。横坡垄作和秸秆覆盖均能有效降低地表径流流失，横坡垄作+秸秆覆盖对减少坡耕地径流损失效果更为明显。

土壤团聚体的稳定性可以减缓地表径流引起的水土流失。土壤黏粒高时其团聚体结构较为稳定，红壤土壤黏重、黏粒含量高，临时性微团聚体稳定性较好，因此具备较强抗冲和抗崩解性能；土壤非毛管孔隙发达，能够改善土壤的入渗性能，紫色土与红壤均具有良好的渗透和排水能力，且土壤存在“上硬下软”的特点，即表层土壤抗冲性能远高于深层土壤，因此南方红壤和紫色土在表层结构完好时，土壤不易被水流冲蚀而流失，但表层结构一旦被破坏，土壤的抗冲性将大大减弱；相较于土壤剖面相对单一的北方黄土，南方红壤和紫色土土壤颗粒间内聚性较强，不易水解。在高雨强下秸秆覆盖降低了雨水冲刷的动能，减弱了雨滴的溅蚀作用，阻碍了径流的汇集，从而降低了地表的径流率；横坡垄作形成的生物屏障不仅缩短了坡长，拦截了径流，而且提高了土壤的综合抗蚀性。因此在南方红壤坡耕地上，横坡垄作+秸秆覆盖不仅能有效降低地表径流流失，还能提高土壤的抗冲和抗崩解性能。

3.2 横坡垄作与秸秆覆盖对地表径流氮磷的影响

相关性分析发现，总氮流失浓度与硝态氮流失浓度呈现显著正相关关系，不同处理地表径流硝态氮占总氮含量高达58.32%～63.12%，说明地表径流氮素流失以硝态氮为主，这与熊子怡等的研究结果一致。铵态氮易被土壤颗粒和土壤胶体吸附而存在于土壤表层，在达到吸附饱和后将通过地表径流、地下淋溶和氨挥发的途径损失，而硝态氮不会被土壤吸附，极易在降雨的作用下随径流和淋溶损失。2019 年和2020 年横坡组地表径流总氮、硝态氮和铵态氮浓度均小于顺坡垄作和顺坡垄作+秸秆覆盖处理，横坡垄作+秸秆覆盖处理最低；观测期内横坡组横坡垄作和横坡垄作+秸秆覆盖处理地表径流总氮流失通量均显著低于顺坡垄作和顺坡垄作+秸秆覆盖处理，说明横坡垄作有效减少了地表径流总氮、硝态氮和铵态氮的流失，且在控制红壤坡耕地地表径流氮损失方面横坡垄作处理优于秸秆覆盖处理。横坡垄作+秸秆覆盖效果最好，这与张鸿燕等的研究结论一致。

磷在土壤中的吸附能力强，主要以颗粒态存在于土壤表层，降雨时易受雨滴的击溅作用并伴随着径流的冲刷损失，而磷的流失以颗粒态为主且主要通过地表径流损失。本文研究14°红壤坡耕地结果表明，横坡垄作+秸秆覆盖较常规耕作处理和单一的优化耕作处理可以有效减少坡耕地地表径流总磷损失36.84%～79.66%。朱浩宇等对紫色土10°坡耕地的研究表明，化肥减量配施秸秆处理下，地表径流颗粒态磷相较于常规施肥和优化施肥处理显著下降了70.92%和60.28%，与本研究结果有所差异，这可能是由于一方面横坡垄作拦截了地表径流、增加土壤入渗、防止土壤侵蚀，另一方面坡度对产沙和磷损失也有显著影响，因为坡度的变化可能会影响雨水入渗土壤的时间和速度，陡峭的斜坡和径流过剩携带了大量的侵蚀土壤粒子，软弱土凝聚力与大松散的土壤颗粒之间的孔隙空间可能导致大量的沉积物和颗粒态磷损失。因此减小坡耕地的磷素流失风险，首先应控制水土侵蚀，减少坡耕地的地表径流量。

3.3 横坡垄作与秸秆覆盖对土壤氮磷含量的影响

通过2 a 的连续监测发现，横坡垄作在一定程度上减少了地表径流硝态氮、铵态氮流失，从而增加了土壤硝态氮、铵态氮含量。两年间横坡垄作和秸秆覆盖处理土壤全氮、全磷含量均有所增加，T2 处理增幅最为明显，土壤全氮和全磷含量分别增加了19.42%和21.98%，这可能是由于一方面横坡垄作增大了地表粗糙度和地表水流阻力，减少了水土流失；另一方面秸秆覆盖可以保护坡面，拦截径流泥沙，保护土壤，同时由于秸秆的含氮量高，在分解的过程中可以释放更多氮素，使更多的氮素保存在土壤中，从而减少氮素流失，延长土壤氮素滞留时间。秸秆经过长期腐解，其内部易矿化的有机磷加速释放到土壤，提升了土壤有效磷的含量，从而改善了土壤养分。彭石磊对紫色土坡耕地连续9 a 监测结果表明，9 a 间横坡垄作单施肥处理土壤全氮、全磷含量分别下降了30.50%和51.65%，与本研究结果不一致，这可能是长期以来人为耕作和施肥等因素的影响，引起了紫色土坡耕地肥力水平的衰退，同时单一的横坡垄作处理虽然增大了地表粗糙度和地表水流阻力，但在高雨强下裸坡面降落的雨水直接击打地表形成溅蚀，使得土壤颗粒分散，也可能导致水土流失加剧。本文仅基于2019—2020 年监测结果，其长期效应还有待进一步研究。

4 结论

（1）不同处理径流液中全氮浓度与硝态氮浓度均呈显著正相关。红壤坡耕地地表径流氮流失形态以硝态氮为主，占地表径流总氮含量的58.32%～63.12%。在控制红壤坡耕地地表径流氮、磷损失方面横坡垄作处理优于秸秆覆盖处理。

（2）相较于其他处理，横坡垄作+秸秆覆盖处理在观测期内的地表径流流失量、总氮流失通量、总磷流失通量分别下降24.46%～74.90%、39.60%～86.37%、36.84%～79.66%。横坡垄作+秸秆覆盖处理能显著降低红壤坡耕地地表径流流失量及径流氮、磷养分含量。

（3）横坡垄作+秸秆覆盖处理对红壤坡耕地土壤氮、磷素地表径流损失具有很好的消减效应，可分别增加土壤全氮和全磷含量19.42%和21.98%。横坡垄作+秸秆还田能有效降低坡耕地氮磷养分流失，对减少我国南方丘陵地区土壤养分流失、缓解我国农业面源污染现状、实现农田土壤的可持续利用具有重要意义。因此，在红壤坡耕地农业生产中应大力提倡横坡垄作+秸秆还田耕作方式。