【摘 要】
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红壤柑橘园种植区位于我国南方丘陵区,是我国重要的农产品产区,也是我国生态修复与保护的关键区域,然而不合理的耕作管理如坡耕、清耕、农药和化肥的过量施用等,会导致当地在降雨条件下发生严重的水土流失和面源污染,造成生态环境的恶化。果园生草法是解决坡地果园水土流失和面源污染最为经济有效的方法之一,目前在我国已开始推广和应用。对不同生草模式的水土保持和污染物削减效应的研究将为红壤坡地柑橘园生草及相应的植被空
【基金项目】
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国家重点研发项目,课题编号:2017YFC0505605;
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红壤柑橘园种植区位于我国南方丘陵区,是我国重要的农产品产区,也是我国生态修复与保护的关键区域,然而不合理的耕作管理如坡耕、清耕、农药和化肥的过量施用等,会导致当地在降雨条件下发生严重的水土流失和面源污染,造成生态环境的恶化。果园生草法是解决坡地果园水土流失和面源污染最为经济有效的方法之一,目前在我国已开始推广和应用。对不同生草模式的水土保持和污染物削减效应的研究将为红壤坡地柑橘园生草及相应的植被空间配置提供理论依据。本研究以赣中南红壤坡地柑橘园为研究对象,通过模拟降雨方法探索了场降雨及7天连续降雨中裸坡水土流失、N、P污染物及农药噻虫嗪的流失规律,并对比了自然生草、白三叶、白三叶+黑麦草、箭舌豌豆+高羊茅、南苜蓿+狗牙根5种常用柑橘园生草模式在自然降雨和7天连续降雨条件下对水土流失和面源污染物的控制效果。主要研究结果如下:(1)模拟场降雨过程中,裸坡地表径流量在前5min迅速上升,随后保持稳定,泥沙、N、P污染物每分钟流失量在前10min~15min迅速下降随后趋于稳定,各指标每分钟流失量和累计流失量均与降雨历时有极显著回归关系(P<0.01)。模拟7天连续降雨过程中,裸坡地表径流量在前2天逐渐升高,第3~5天逐渐下降后保持稳定,泥沙流失量在前5天逐渐下降后略有回升,二者每日流失量与降雨天数显著回归(P<0.05),累计流失量与降雨天数极显著回归(P<0.01);N、P污染物在前3天迅速下降后基本保持稳定,其中全氮、氨态氮、全磷每日流失量、累计流失量均与降雨天数极显著回归(P<0.01),硝态氮仅累计流失量与降雨天数极显著回归(P<0.01)。(2)场降雨中,各生草模式可以延迟2min~11min的径流量峰值产生时间并降低泥沙、全氮、氨态氮和全磷在降雨初期的流失峰值,使其在流失过程中保持平稳。连续降雨中,各生草模式都可以有效地延迟产流时间0.48min~1.93min,降低泥沙和N、P污染物在前1~3天的流失峰值,并使其在流失过程中保持平稳,白三叶+黑麦草模式能使径流量峰值产生时间延迟1天。(3)白三叶模式是控制水土流失和N、P面源污染的最佳模式。自然降雨中,各生草模式水土保持效果依次表现为白三叶>箭舌豌豆+高羊茅>南苜蓿+狗牙根>白三叶+黑麦草>自然生草,N、P污染物综合削减效果依次为白三叶>南苜蓿+狗牙根>白三叶+黑麦草>箭舌豌豆+高羊茅>自然生草;模拟7天连续降雨中,各生草模式的水土保持效果依次表现为白三叶>箭舌豌豆+高羊茅>白三叶+黑麦草>南苜蓿+狗牙根>自然生草;N、P污染物综合削减效果依次为白三叶>箭舌豌豆+高羊茅>自然生草>白三叶+黑麦草>南苜蓿+狗牙根。(4)连续降雨过程中,各生草模式的对地表径流量的削减效果随着降雨天数的增加逐渐减弱;对地表泥沙量的削减效果显著(P<0.05)且始终保持稳定;对全氮流失量的削减效果仅在降雨前2天表现显著(P<0.05)并逐渐减弱;对硝态氮和氨态氮流失量的削减效果始终表现显著(P<0.05)并逐渐增强;对全磷流失量的削减效果在第1~6天表现显著(P<0.05)并基本保持稳定。(5)模拟场降雨过程中,裸坡地表噻虫嗪流失量在初期前20min迅速下降随后保持稳定,渗漏流失量在前8min迅速下降后反弹回升,其每分钟流失量、累计流失量与降雨历时都有极显著回归关系(P<0.01)。模拟7天连续降雨过程中,裸坡地表噻虫嗪流失量在第2天迅速下降后稳定在较低水平,每日流失量和累计流失量与降雨天数极显著回归(P<0.01),渗漏流失量先逐渐上升后下降,每日渗漏量与降雨天数显著回归(P<0.05),累计渗漏量与降雨天数极显著回归(P<0.01)。场降雨中,生草覆盖可以使裸坡噻虫嗪渗漏量变化趋势变平缓;连续降雨中,除箭舌豌豆+高羊茅模式外,其余生草模式都降低了裸坡地表噻虫嗪第1天的流失峰值,除南苜蓿+狗牙根模式外,其余生草模式都降低了裸坡渗漏噻虫嗪在第4天的流失峰值。(6)噻虫嗪的流失以地表流失为主,污染防控应以地表控制为主。连续降雨中,各生草模式对地表噻虫嗪流失量的削减效果在第1~3天较好,随后逐渐减弱,削减效果最好的为白三叶+黑麦草模式,总削减率为67.04%;对渗漏噻虫嗪流失量削减效果在第4天较好,削减效果最好的为白三叶模式,总削减率为83.78%。
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