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土壤养分流失

2020-04-09 21:01

坡地土壤颗粒表面的营养物质在径流和土壤侵蚀作用下,随径流泥沙向沟道及下游输移,从而造成养分损失的自然现象。养分流失后将使土壤日益贫瘠、土壤肥力和土地生产力降低,并造成下游水体污染或富营养化。剧烈的水土流失会产生严重的养分流失。

流失状况

土壤的养分包含大量的氮、磷、钾,中等含量的钙、镁和微量的锰、铁、铜、锌、钼等元素,其中有离子态速效性养分,也有经过分解转化的无机或有机速效性养分。土壤侵蚀使这些养分大量流失。据估计,中国四川省200多万hm2坡耕地每年流失表土2.7亿t,损失无机肥料37.6万t。

土壤形成和养分聚积是一个缓慢的过程,如土壤母质在自然状态下形成20 mm土壤约需300年。但在人为活动综合因素影响下,成土时间可缩短为30年左右。而侵蚀却使土壤养分迅速流失,导致土壤退化。如中国东北黑色土壤开垦初期,有机质含量在8%左右;耕种40~50年后,由于侵蚀,有机质含量下降了1/3~1/2。

在中国晋西北,坡耕地年均土壤侵蚀模数为67.5 t/(hm2·a)。据测定,泥沙中和清水径流中共流失有机质172.8 kg/(hm2·a)、氮18.88 kg/(hm2·a)、磷81.05kg/(hm2·a)。在陕北、晋西北、陇西、辽南的黄绵土中,年均侵蚀模数为50t/(hm2·a)、 每公顷每年流失的微量养分总量为1 390 g,其中作物能直接吸收利用的有效氮为568 g,折合化肥约2 272 g。

养分中氮元素的流失

氮是重要的营养元素,也是潜在的水源污染物质。小流域中伴生氮和溶解氮的流失,以晋西北羊道沟(20.28 km2)观测为例:泥沙中的氮含量在降雨中期较低,但在降雨快结束时急剧上升。在洪峰期,溶解氮的浓度下降,但后来其浓度又急剧上升。在1987~1988年,尽管只有几次产流雨,但这两年的平均土壤流失量分别为203.4 t/(hm2·a)和176.9 t/(hm2·a);而氮的流失量相应为76.4 kg/(hm2·a)和44.1 kg/(hm2·a),属高度流失。

氮的平衡

对陆地生态系统而言,氮是最大的输入项,故在养分流失研究中,氮循环研究最多。研究认为:在长时间尺度内(如100年),无强烈土壤侵蚀的农田生态系统都会达到平衡。但在强烈土壤侵蚀及作物不还田的情况下,系统的养分损失就十分严重。如上述羊道沟的年氮素平衡,在1956~1970年期间绝大多数年份此平衡值为负值。以年为尺度的养分循环是根本不可能达到平衡的。

水体污染及富营养化

在流失的养分中,氮、磷、铜、锌对水体的污染最严重。水体中过剩的氮、磷引起绿藻的旺盛生长,加速富营养化的过程。

控制措施

防止土壤养分流失的有效措施是认真做好坡面水土保持以减少水分损失,增强土壤持水能力。土壤水分是极活跃的因素,制约着土壤肥力和生产性能,影响养分的释放、转移和吸收。如对中国陕西、山西等省水土流失土壤的分析表明:在0~15 cm的耕作层中,有机质含量仅为0.37%~0.76%,全氮量为0.024%~0.050%,速效磷在5 mg/kg以下。而在水土保持工作搞得好的梯田上,养分明显增加。在50 cm耕作层内,有机质含量为0.90%~1.48%,全氮为0.057%~0.115%,速效磷8.0~37.7 mg/kg,因而能高产稳产。

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