环境科学  2016, Vol. 37 Issue (7): 2770-2778   PDF    
引用本文
韩晓飞, 高明, 谢德体, 王子芳, 陈晨 . 减磷配施有机肥对紫色土旱坡地磷素流失的消减效应[J]. 环境科学,2016, 37(7): 2770-2778.
HAN Xiao-fei, GAO Ming, XIE De-ti, WANG Zi-fang, CHEN Chen . Reduction Effect of Reduced Phosphorus Fertilizer and Combining Organic Fertilizers on Phosphorus Loss of Purple Soil Sloping Field[J]. Environmental Science,2016, 37(7): 2770-2778.
减磷配施有机肥对紫色土旱坡地磷素流失的消减效应
韩晓飞1 , 高明1 , 谢德体1 , 王子芳1 , 陈晨2     
1.西南大学资源环境学院, 重庆 400715;
 2.辽宁省发展与改革委员会农业资源区划研究所, 沈阳 110034
收稿日期: 2016-01-06; 修订日期: 2016-02-26.
基金项目:"十二五"国家科技支撑计划项目(2012BAD14B18) ;国际科技合作专项项目(2013DFG92520) ;中央高校基本科研业务费专项(XDJK2013D005)
作者简介: 韩晓飞(1984~),男,博士研究生,主要研究方向为农业面源污染磷素迁移转化,E-mail:hanxiaofei55@126.com
通讯联系人, E-mail:gaoming@swu.edu.cn
摘要: 采用野外径流小区对紫色土旱坡地2014年雨季(5~8月)3次典型降雨产流进行定点监测,研究了优化施肥(P)、优化施肥+猪粪有机肥(MP)、优化施肥+秸秆还田(SP)、优化施肥量氮磷钾均减20%+猪粪有机肥(MDP)、优化施肥量氮磷钾均减20%+秸秆还田(SDP)、不施磷肥(P0) 等不同方案对紫色土旱坡地地表径流和壤中流磷素流失的影响.结果表明,壤中流是雨季径流主要输出途径,而次降雨地表径流总磷(TP)平均含量和流失负荷都远高于壤中流;地表径流磷素流失是紫色土旱坡地雨季磷素流失主要方式.发现减磷配施有机肥对紫色土旱坡地坡面径流中磷素流失有显著消减效应,SDP、MDP分别比优化施肥P的总磷含量降低57%和48%,配施秸秆效果好于配施猪粪有机肥.次降雨磷素平均流失负荷为0.01~0.26 kg·hm-2,磷素平均流失负荷表现为P > MP > SP > MDP > SDP > P0.减磷配施猪粪和秸秆有机肥对土壤磷素地表径流损失具有显著消减效应,但增加壤中流磷素淋失风险.
关键词: 减磷      有机-无机协同施肥      磷素流失      地表径流      壤中流     
Reduction Effect of Reduced Phosphorus Fertilizer and Combining Organic Fertilizers on Phosphorus Loss of Purple Soil Sloping Field
HAN Xiao-fei1 , GAO Ming1 , XIE De-ti1 , WANG Zi-fang1 , CHEN Chen2     
1.College of Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400715, China;
 2.Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Liaoning Provincial Development and Reform Commission, Shenyang 110034, China
Abstract: In order to better understand the effect of reduced phosphorus fertilizer and combining organic fertilizers on phosphorus loss of purple soil sloping field, three rainfall-runoff events were monitored using field runoff observation method in the purple soil sloping field in 2014. There were six treatments in this research, including optimized fertilization (P), optimized fertilization+pig manure application (MP), optimized fertilization+straw return (SP), optimized fertilization which was reduced by 20%+pig manure application (MDP), optimized fertilization which was reduced by 20%+straw return (SDP), without phosphate (P0) . The results indicated that the interflow was the main pathway of runoff for purple soil sloping field. The average contents of total phosphorus (TP) and the phosphorus loss load of overland flow were all much higher than those of the interflow. The overland flow was the main pathway of the phosphorus loss load for purple soil sloping field. Reduced phosphorus fertilizer and combining organic fertilizers had a significant reduction effect on phosphorus loss of purple soil sloping field. Compared with the treatment P, the average content of total phosphorus on SDP was reduced by 57% and that on MDP was reduced by 48% in the storm rainfall. Combining straw was better than pig manure. The average contents of the phosphorus loss load of typical rainfall changed between 0.01 and 0.26 kg·hm-2. In different fertilization treatments, the average contents of the phosphorus loss load followed the order of P > MP > SP > MDP > SDP > P0. Reduced phosphorus fertilizer and combining organic fertilizers had a significant reduction effect on phosphorus loss of overland flow, but increased soil phosphorus leaching for purple soil sloping field.
Key words: reduced phosphorus fertilizer      combining organic and inorganic fertilizers      phosphorus loss      overland flow      interflow     

磷素不仅是植物生长发育所必需的大量营养元素[1]，也是湖泊水体富营养化关键限制性因子[2~4]. 植株所需磷主要从土壤磷库和外界施入磷肥中获得的，磷肥容易被土壤固定而难以被植物利用，当季利用率一般10%~25%[5]. 为维持农业高产稳产，每年向土壤中施加大量化学磷肥与生物有机肥，过量施肥造成土壤耕层中磷素大量累积[6~9]，土壤过量磷素通过地表径流、 壤中流等方式进入地表水体和地下水体，造成农业面源污染[10, 11]，已经成为水体富营养化重要来源[12]. 近年来，基于环境优化的减量施肥研究已成为众多学者关注热点[13].

国内外对磷素在土壤中的迁移、 转化、 循环及污染控制进行较多研究[14~30]，同时土壤磷素行为与有机无机肥料协同之间关系也越来越被广大研究者所关注[31, 32]，Vadas等[33]采用模拟降雨方法发现，地表径流和渗漏流失是土壤表施有机肥中磷素流失的主要途径，其中地表径流贡献较大. 王涛等[32]在滇池流域通过人工模拟降雨研究农田施用不同量水平有机肥(猪粪)对磷素流失的影响发现随着施用有机肥(猪粪)量增加，农田各形态磷素平均浓度也相应提高，两者呈显著正相关关系. 我国有机肥磷流失研究大多集中在对畜禽粪便排放量、 发生量的统计[34]，即使进行有机肥对水体富营养化影响研究也大多数是在实验室内针对降雨条件下土壤磷素地表径流流失特征方面的研究，田间原位条件下研究较少，尤其是野外条件下坡耕地坡面尺度壤中流和地表径流磷迁移输出的研究成果少见报道[35~37]，而磷肥减量配施不同有机肥对紫色土旱坡地原位土壤磷素流失影响还未有深入全面研究. 本研究选择长江三峡地区紫色土旱坡地为对象，通过连续定位监测不同施磷水平以及磷肥减量配施不同有机肥条件下紫色土旱坡地土壤磷素流失特征，分析地表径流与壤中水流磷素在水土界面迁移特征，探讨不同有机肥对土壤磷素流失的影响，对控制紫色土旱坡地农田土壤磷素流失产生的水体污染、 制定施磷消减优化方案和评价秸秆还田、 猪粪有机肥的生态效应具有重要的实践意义.

1 材料与方法 1.1 供试土壤与试验处理

试验地点设在重庆市北碚区西南大学试验农场，为农业部南方山地丘陵面源污染监测试验点之一. 地处东经106°24′20″，北纬29°48′42″，属紫色丘陵区，方山浅丘坳谷地形，年均气温18.4℃，日照1276.7 h，年降水1105.5 mm，其中5~9月降雨量占全年总量70%以上，为亚热带季风气候. 土壤为侏罗纪沙溪庙组紫色泥页岩发育形成的紫色土，中性紫色土亚类，灰棕紫泥土属，长江三峡流域旱坡地多分布于此类土壤. 土层较浅60 cm左右，中等肥力水平. 土壤基本理化性质见表 1.

表 1 供试土壤基本理化性质 Table 1 Basic physical and chemical properties of the tested soil

试验小区坡度15°(紫色丘陵区坡耕地常见坡度)，每个小区面积32 m2(坡长8 m，宽4 m)，坡向为东西方向. 小区四周用砖砌成，之间用水泥墙的田埂隔开，同时每个小区底部设置径流和壤中流集流、 收集装置，并连接两个独立水池，分别收集地表径流、 壤中流样品. 每个径流池的规格为1.5 m×1.2 m×1.0 m，容积为1.8 m3，池内安装自记水位计记录水位，用以计算地表径流和壤中流水量. 小区与水池之间由汇流沟连接，通过汇流管道将小区产生的地表径流和壤中流分别导入相对应的集水池. 试验小区种植制度为紫色土旱坡地典型的“冬小麦-夏玉米”轮作模式. 根据不同施肥措施设6个处理，3次重复： ①不施磷肥(P0) ； ②优化施肥(P)； ③优化施肥+秸秆还田(SP)； ④优化施肥+猪粪有机肥(MP)； ⑤优化施肥量氮磷钾均减20%+秸秆还田(SDP)； ⑥优化施肥量氮磷钾均减20%+猪粪有机肥(MDP). 优化施肥指按照当地种植夏玉米所推荐的优化施肥量(每1 hm2施用N、 P2O5、 K2O分别为188、 90、 150 kg)，其中全部磷肥、 钾肥和1/3氮肥作为底肥于2014年4月1日施用，用木耙平整土壤且使肥料与土壤混合充分. 2/3的氮肥作为追肥分别于2014年5月12日和2014年6月17日施用. 处理中优化施肥量氮磷钾均减20%是按推荐氮、 磷、 钾施用量相应均减少20%. 各处理所用氮、 磷和钾化肥品种分别为尿素(含N 46.4%)、 过磷酸钙(含P2O5 12%)、 氯化钾(含K2O 60%). 处理中M代表猪粪有机肥(猪粪经过一周左右腐熟)，其中的大量营养元素全氮、 磷、 钾含量分别为1.34%、 1.3%、 0.8%，施用量每年22500 kg·hm-2； S代表秸秆还田，其中的营养元素含量折合成N、 P2O5、 K2O分别为0.49%、 0.18%、 0.75%，施用量每年7500 kg·hm-2. 有机肥作为底肥与土壤混合均匀施用. 夏玉米于2014年4月9日移栽，株行距为40×150 cm，8月7日收获. 其它田间管理按照当地传统.

1.2 样品采集与测定项目及方法

2014年雨季5~8月采集每次降雨产流事件小区的径流和壤中流过程样，降雨产流结束后，测定集水池中径流和壤中流水量，然后将池中水样充分混匀，用蒸馏水洗净的玻璃瓶在池中不同深度多点取混合水样500 mL，送往实验室放入4℃冰箱中保存，并与48 h内完成分析测定. 用烘干法测定悬浮物. 每次取样后都将池内水和泥沙排放清洗干净，供下次降雨备用. 试验点布置虹吸式自记雨量计一个，记录降雨量. 试验期间发生61次降雨事件，总降雨量604.5 mm. 根据降雨强度等级划分[38]，61次降雨事件中有中雨6次，大雨4次，暴雨2次，其余为比较小降雨. 大部分小雨降雨事件没有径流产生，试验期间共采集到地表径流和壤中流10次有效数据. 研究以雨季3次典型的降雨事件(5月10日中雨，降雨量18.9 mm； 7月11日暴雨，降雨量71.9 mm； 8月9日大雨，降雨量42.8 mm)为重点研究对象. 水样分析指标为总磷(total phosphorus,TP)、 总可溶性磷(total dissolve phosphorus,TDP)、 可反应性无机磷(molybdate reaction phosphorus,MRP)、 颗粒态磷(particle phosphorus,PP)、 可溶性有机磷(dissolve organic phosphorus,DOP). 以上指标按照标准方法分析[39]. TP采用H2SO4-HClO4消解，钼锑抗比色法； TDP采用真空泵0.45 μm滤膜过滤，H2SO4-HClO4消解，钼锑抗比色法； MRP采用真空泵0.45 μm滤膜过滤，钼锑抗比色法； PP=TP-TDP； DOP=TDP-MRP. 同时玉米收获后分别采集各小区0~20 cm，20~40 cm，40~60 cm土壤样品. 土壤基本理化性质按常规方法测定[40].

次降雨土壤磷素流失负荷计算公式：

式中，WT为单次总磷流失负荷(g·m-2)； cSM、 cBM分别为小区地表径流和壤中流平均质量浓度(mg·L-1)； qS、 qB分别为小区地表径流和壤中流单位面积径流深度(mm). 采用Microsoft Excel 2007、 SPSS 17.0进行数据处理，均值多重比较采用LSD法(显著性水平0.05) .

2 结果与分析 2.1 不同施肥方式对旱坡地坡面产流、 产沙的影响

由图 1可以看出，紫色土旱坡地雨季典型次降雨中到大雨平均径流深10.68~52.32 mm，泥沙量13.58~40.20 kg·km-2. 壤中流所占比例较大，占径流53%以上，是雨季径流主要输出方式，与紫色土土壤质地疏松、 孔隙度大导水率较高及下伏弱透水性母质的“岩土二元结构”[41]有关，与文献[26, 42]的研究结果一致. 同一施肥方式下，随着降雨量增大，地表径流和壤中流亦增加. 雨季地表径流量大小呈现：优化施肥(P)≈不施磷肥(P0) ＞优化施肥+秸秆还田(SP)≈优化施肥+猪粪有机肥(MP)≈优化施肥量氮磷钾均减20%+秸秆还田(SDP)≈优化施肥量氮磷钾均减20%+猪粪有机肥(MDP)的关系. 有机肥处理(SP、 MP、 SDP、 MDP)小区的地表径流量显著低于单施化肥(P、 P0) 处理(P<0.05) ，表明有机、 无机肥配施能显著减少地表径流量，主要是猪粪和秸秆与化肥长期配合施用显著降低土壤容重，提高土壤孔隙度、 土壤团聚体稳定性和土壤持水量[43]，并且有机肥具有保护土壤而减缓雨水对土壤冲击洗刷的效应[44].

图 1 不同施肥处理紫色土旱坡地地表径流、 壤中流径流变化 Fig. 1 Variation of overland flow and interflow in purple soil sloping field with different fertilization treatments

壤中流径流量大小与地表径流不同，呈现优化施肥(P)≈不施磷肥(P0) ＜优化施肥+猪粪有机肥(MP)≈优化施肥量氮磷钾均减20%+猪粪有机肥(MDP)＜优化施肥+秸秆还田(SP)≈优化施肥量氮磷钾均减20%+秸秆还田(SDP)的关系. 有机肥处理(SP、 MP、 SDP、 MDP)小区壤中流量显著高于单施化肥(P、 P0) 处理(P<0.05) ，主要是有机无机肥配施显著增加紫色土旱坡地壤中流径流量，其中秸秆还田处理(SP、 SDP)要比猪粪有机肥处理(MP、 MDP)更为显著. 主要是施入土壤中有机肥未完全分解(秸秆)会形成多孔管道，雨水进入孔隙管道形成优势流增加壤中流量. 中、 大、 暴雨处理小区的产沙量可以看出(图 2)，含有有机肥处理(SP、 MP、 SDP、 MDP)产沙量要显著低于单施化肥(P、 P0) 处理，主要是施入土壤中秸秆和猪粪有机肥增加土表粗糙度，有效降低雨滴对表土的击溅，具有良好的控蚀功能.

图 2 不同施肥处理紫色土旱坡地径流产沙量变化 Fig. 2 Variation of sediment yield in purple soil sloping field with different fertilization treatments

2.2 不同施肥方式对紫色土旱坡地坡面径流和壤中流磷素含量的影响

紫色土旱坡地地表径流和壤中流中磷素含量受化肥施用量及秸秆还田和猪粪有机肥影响(表 2)，同样条件下，单施化肥处理中地表径流不同形态磷素含量要高于其他处理，TP含量最高达到1.490 mg·L-1，显著高于其他施肥处理(P<0.05) . 同时磷肥施用量大的不同形态磷素含量高于施用量小的. 6个处理地表径流中TP含量大小呈现出优化施肥(P)>优化施肥+猪粪有机肥(MP)>优化施肥+秸秆还田(SP)>优化施肥量氮磷钾均减20%+猪粪有机肥(MDP)>优化施肥量氮磷钾均减20%+秸秆还田(SDP)>不施磷肥(P0) . 从结果可以看出，在暴雨条件下SDP、 MDP分别比P总磷含量降低57%和48%，说明减磷配施有机肥对紫色土旱坡地坡面径流中磷素流失有显著消减效应，配施秸秆比配施猪粪有机肥效果要好一些，与龚蓉等[13]在中南丘陵旱地上和周明华等[26]在四川紫色土上的研究相一致. 从壤中流不同形态磷素含量来看，同样条件下配施有机肥的壤中流中磷素含量要高于其他单施化肥，TP含量最高达到0.060 mg·L-1，显著高于其他施肥(P<0.05) . 同时磷肥施用量大的处理磷素含量高于施用量小. 壤中流中TP含量呈现出优化施肥+猪粪有机肥(MP)>优化施肥+秸秆还田(SP)>优化施肥(P)>优化施肥量氮磷钾均减20%+猪粪有机肥(MDP)>优化施肥量氮磷钾均减20%+秸秆还田(SDP)>不施磷肥(P0) . TDP表现为相同趋势. 从结果可以看出，磷肥施用量增大和配施秸秆和猪粪有机肥提高紫色土旱坡地土壤磷素淋失风险，与胡宏祥等[29]在黄褐土上研究结果一致.

表 2 不同施肥方式地表径流和壤中流各形态磷含量1) /mg·L-1 Table 2 Content of all the other forms of phosphorus in overland flow and interflow with different fertilization treatments/mg·L-1

从图 3中可以看出,不同施肥方式地表径流中PP在TP中所占质量分数都要高于TDP，均值达到70%以上，说明在紫色土旱坡地磷素地表径流流失主要形态以颗粒态磷为主.

图 3 雨季典型降雨地表径流中各形态磷所占质量分数 Fig. 3 Mass fraction of different forms of phosphorus in typical overland flow during rainy season

图 4中可以看出壤中流DOP平均占TDP 60%以上，是紫色土旱坡地磷素壤中流流失主要形态.

图 4 雨季典型降雨壤中流中各形态磷所占质量分数 Fig. 4 Mass fraction of different forms of phosphorus in typical interflow during rainy season

2.3 地表径流和壤中流耦合对紫色土旱坡地磷素流失的影响

通过野外定点试验研究紫色土坡耕地雨季典型的降雨事件(中雨、 大雨、 暴雨)，得出不同施肥方式下磷素流失负荷，结果表明减磷配施有机肥对紫色土旱坡地磷素流失有显著影响(P<0.05) (表 3). 雨季典型次降雨磷素平均流失负荷0.01~0.26 kg·hm-2. 不同施肥处理，典型次降雨磷素平均流失负荷大小呈现出优化施肥(P)>优化施肥+猪粪有机肥(MP)>优化施肥+秸秆还田(SP)>优化施肥量氮磷钾均减20%+猪粪有机肥(MDP)>优化施肥量氮磷钾均减20%+秸秆还田(SDP)>不施磷肥(P0) . 暴雨条件下单施化肥的磷素流失负荷显著高于其它减磷配施有机肥(P<0.05) .

表 3 不同施肥方式下雨季典型次降雨磷素流失负荷/kg·hm-2 Table 3 Phosphorus loss load of typical rainfall in different fertilization treatments/kg·hm-2

地表径流磷素流失占平均磷素流失负荷90%以上，是紫色土旱坡地雨季磷素流失主要途径. 壤 中流存在于土壤剖面中，其磷素流失环境效应不容忽视. 秸秆还田和猪粪有机肥配施无机化肥对地表径流磷流失有很好控制作用，但对壤中流磷流失起到促进作用. 因此，在满足作物生长发育营养需求同时，秸秆及猪粪有机肥和化学磷肥配比对降低土壤磷素流失机制值得进一步地研究.

2.4 不同施肥方式对紫色土旱坡地剖面土壤全磷、 有效磷含量的影响

表 4所示，玉米收获后不同施肥处理土壤中的全磷和有效磷含量也存在一定的差异，不同处理不同层次之间的差异程度也不尽相同. 0~20 cm土层，土壤全磷含量大小是，优化施肥+猪粪有机肥(MP=0.73 g·kg-1)>优化施肥+秸秆还田(SP=0.71 g·kg-1)≈优化施肥量氮磷钾均减20%+猪粪有机肥(MDP=0.71 g·kg-1)>优化施肥(P=0.69 g·kg-1)>优化施肥量氮磷钾均减20%+秸秆还田(SDP=0.65 g·kg-1)>不施磷肥(P0=0.59 g·kg-1). 其中MDP、 MP、 SP、 P之间差异不显著，P与SDP之间差异也不显著(P<0.05) . 但是SDP与SP处理之间差异显著，且施肥处理与不施磷肥处理之间差异均达到显著水平(P<0.05) . 在20~40 cm和40~60 cm土层，土壤各处理之间全磷含量变化不大，基本没有显著性差异.

表 4 不同处理不同层次土壤全磷、 有效磷含量 Table 4 Total phosphorus and available phosphorous of different soil depth in different fertilization treatments

各处理之间有效磷含量也差异明显. 首先，各施肥处理各层土壤有效磷均高于不施磷处理. 0~20 cm土层，优化施肥+猪粪有机肥(MP)处理的土壤中速效磷含量最高，达到了22.71 mg·kg-1，不施磷肥处理的速效磷含量最低仅为10.31 mg·kg-1. 优化施肥+秸秆还田(SP)处理的土壤中有效磷的含量也达到了21.34 mg·kg-1. 即使优化施肥量氮磷钾均减20%+秸秆还田(SDP)和优化施肥量氮磷钾均减20%+猪粪有机肥(MDP)处理土壤中有效磷含量也都高于优化施肥(P)处理. 20~40 cm土层，优化施肥+猪粪有机肥(MP)、 优化施肥+秸秆还田(SP)、 优化施肥量氮磷钾均减20%+猪粪有机肥(MDP)与优化施肥(P)处理之间有效磷含量达到了显著性差异水平(P<0.05) . 40~60 cm土层，优化施肥量氮磷钾均减20%+秸秆还田(SDP)与优化施肥+猪粪有机肥(MP)、 优化施肥+秸秆还田(SP)和优化施肥(P)处理间差异显著(P<0.05) . 以上结果说明猪粪有机肥和秸秆还田对土壤中磷素有一定的活化作用，促进了磷素在土壤中的迁移，且猪粪有机肥对土壤磷素活化作用更强.

3 讨论

我国丘陵山区现有旱坡地2400万hm2，占全国耕地面积19.7%[45]. 随着旱坡地利用强度加大，农田化肥施用量显著增加，引起的水土流失和农业面源污染问题受到了人们广泛关注[46]. 坡面磷素迁移受到诸如土壤性质、 气候条件、 施肥方式和施肥量、 土地利用类型等因素影响[47~49]. 施肥是影响坡耕地土壤磷素流失重要因素. 本文主要研究化学磷肥不同施用量及减量化肥配施不同有机肥对紫色土旱坡地土壤磷素流失的消减效应. 研究结果表明，同等条件下化学磷肥减量可以降低紫色土旱坡地径流以及壤中流水中磷素含量，减少磷素流失. 龚蓉等[13]在研究中南丘陵旱地磷肥减量对不同形态磷素养分淋失的影响中指出，磷肥减量10%~30%后渗漏水中总磷及可溶性渗漏淋失量均显著减少. 胡宏祥等[29]在秸秆还田配施化肥对黄褐土氮磷淋失、 Wang等[50]在秸秆配施化肥对稻田土壤中氮磷淋失等研究都得出类似结论.

研究结果表明，减磷配施猪粪和秸秆有机肥对土壤磷素地表径流损失具有一定消减效应，主要是有机肥保护土壤而减缓雨水对土壤的冲击洗刷效应. 田雁飞等[51]、 赵庆雷等[52]研究发现，水稻减量化肥配施有机肥与常量NPK施肥相比，配施有机肥处理由于有机物循环利用明显提高土壤磷素活化度，改善土壤磷素供肥特性，促进水稻对磷吸收利用，降低磷素流失风险，且环境效益可观. 李学平等[53]研究表明，秸秆与磷肥配合施用是减少稻田磷素流失较好措施. 虽然有机肥对地表径流磷素流失有一定控制作用，但按照农民习惯全量施用化肥之后再大量施用有机肥的方式，遇到一定强度雨水，可能会引起磷素迁移入水体，加剧水体富营养化程度[32]，习斌等[54]在研究有机无机肥配施对玉米产量及土壤氮磷淋溶的影响中，发现在等氮量条件下，有机肥施入会给农田土壤带来大量磷素累积. 胡宏祥等[29]发现实行秸秆还田会增大土壤中活性磷素淋失，提高土壤磷素淋失风险. 本研究结果表明，猪粪有机肥和秸秆还田对土壤磷素壤中淋溶流失具有一定促进作用，且猪粪作用比秸秆作用要大，主要是猪粪和秸秆与化肥配合施用促进5~0.5 mm水稳性团聚体形成和提高土壤团聚体稳定性，并且降低土壤容重和土粒密度，提高土壤中孔隙度[43]，有利于土壤中优势流形成，使得可溶性磷肥随优势流有向下层迁移的风险. 再者，部分学者认为施用有机肥料提高磷素活性是有机肥影响土壤磷的吸附解吸作用. 有机无机肥配施模式下，有机肥在分解作用下产生有机酸，有机酸与磷酸根之间竞争吸附降低土壤矿物仅仅对磷酸根的吸附，同时有机酸根离子与土壤中金属离子可以发生络合反应，在一定程度上屏蔽掉土壤磷的吸附位点，导致磷素在土壤中迁移变得相对容易. 李想等[31]研究有机无机肥配合对土壤磷素吸附、 解吸和迁移的影响，发现有机无机肥配施可以减少土壤对磷的固定，促进磷素在土体中迁移. 另外研究表明[55]，某些有机物料施入土壤后，土壤磷素与其有机质功能团(如羟基)等发生螯合作用，降低磷素在土壤溶液中的迁移能力. 李同杰等[56]研究磷在棕壤中淋溶迁移特征就发现秸秆与磷肥配合施用减少磷素向下层迁移，江永红等[57]研究表明秸秆还田后一般会发生固磷现象. 是否因为秸秆施入土壤中发生了类似的化学变化过程导致对土壤磷素活化迁移作用比猪粪作用弱，还需要进一步研究. 根据植物需肥特征和土壤供肥规律，施行有机-无机协同施肥模式既能降低生产成本又能保护环境，因此研究土壤磷素行为与有机-无机肥料协同之间的关系具有重要意义. 此外，有机-无机肥料施用最佳合理配比尚需深入研究.

紫色土旱坡地土壤结构特点也是造成容易发生壤中流重要原因，紫色土由紫色页岩发育而成，土壤孔隙大、 质地疏松，渗透能力强，是一种侵蚀型高生产力的“岩土二元结构体”[41]，致使坡耕地壤中流发育，容易形成较大流量壤中流. 研究表明，紫色土旱坡地壤中流比地表径流所占比例要大，占径流53%以上，是紫色土旱坡地雨季径流主要输出方式. 朱波等[58]研究发现紫色土旱坡地常规施肥下壤中流流量达到(121.46±5.59) mm，占径流60%以上. 因此控制磷素流失首先要控制水土侵蚀，在平衡配施有机肥同时注意采取增厚土层、 提升土壤有机质等综合治理措施.

4 结论

(1) 紫色土旱坡地地表径流和壤中流受降雨强度影响，雨季典型次降雨中到大雨平均径流深10.68~52.32 mm，泥沙量13.58~40.20 kg·km-2. 壤中流占径流53%以上，是紫色土旱坡地雨季径流主要输出方式.

(2) 减磷配施有机肥对紫色土旱坡地地表径流和壤中流磷素含量影响显著. 地表径流中TP呈现出优化施肥(P)>优化施肥+猪粪有机肥(MP)>优化施肥+秸秆还田(SP)>优化施肥量氮磷钾均减20%+猪粪有机肥(MDP)>优化施肥量氮磷钾均减20%+秸秆还田(SDP)>不施磷肥(P0) ； 壤中流中TP呈现出优化施肥+猪粪有机肥(MP)>优化施肥+秸秆还田(SP)>优化施肥(P)>优化施肥量氮磷钾均减20%+猪粪有机肥(MDP)>优化施肥量氮磷钾均减20%+秸秆还田(SDP)>不施磷肥(P0) . TDP表现为相同趋势. 磷素地表径流流失主要形态以颗粒态磷为主，占70%以上； 壤中流磷素流失形态以DOP为主.

(3) 紫色土旱坡地雨季典型次降雨磷素平均流失负荷0.01~0.26 kg·hm-2. 地表径流磷素流失占总磷素流失负荷90%以上，是紫色土旱坡地雨季磷素流失主要途径. 减磷配施猪粪和秸秆有机肥对土壤磷素地表径流损失具有显著消减效应，但对壤中流磷素淋失有一定促进作用.

参考文献
[1] 鲁如坤. 土壤农业化学分析方法[M]. 北京: 中国农业科技出版社, 1999 : 169 -175.
[2] Haygarth P M, Sharpley A N. Terminology for phosphorus transfer[J]. Journal of Environmental Quality,2000,29 (1) : 10–15 .
[3] 甄兰, 廖文华, 刘建玲. 磷在土壤环境中的迁移及其在水环境中的农业非点源污染研究[J]. 河北农业大学学报,2002,25 (S) : 55–59.
[4] 张乃明, 洪波, 张玉娟. 农田土壤磷素非点源污染研究进展[J]. 云南农业大学学报,2004,19 (4) : 453–456.
[5] Pavinato P S, Merlin A, Rosolem C A. Phosphorus fractions in Brazilian Cerrado soils as affected by tillage[J]. Soil and Tillage Research,2009,105 (1) : 149–155 .
[6] 王新民, 侯彦林. 有机物料对石灰性土壤磷素形态转化及吸附特性的影响研究[J]. 环境科学学报,2004,24 (3) : 440–443.
[7] 颜晓, 王德建, 张刚, 等. 长期施磷的产量效应及其环境风险评价[J]. 环境科学,2013,34 (8) : 3205–3210.
[8] 戚瑞生, 党廷辉, 杨绍琼, 等. 长期轮作与施肥对农田土壤磷素形态和吸持特性的影响[J]. 土壤学报,2012,49 (6) : 1136–1146.
[9] Zheng Z M, Simard R R, Lafond J, et al. Changes in phosphorus fractions of a Humic Gleysol as influenced by cropping systems and nutrient sources[J]. Canadian Journal of Soil Science,2001,81 (2) : 175–183 .
[10] Hendricks N P, Sinnathamby S, Douglas-Mankin K, et al. The environmental effects of crop price increases:nitrogen losses in the U.S. Corn Belt[J]. Journal of Environmental Economics and Management,2014,68 (3) : 507–526 .
[11] McDowell R W. Minimising phosphorus losses from the soil matrix[J]. Current Opinion in Biotechnology,2012,23 (6) : 860–865 .
[12] 毛战坡, 杨素珍, 王亮, 等. 磷素在河流生态系统中滞留的研究进展[J]. 水利学报,2015,46 (5) : 515–524.
[13] 龚蓉, 刘强, 荣湘民, 等. 中南丘陵旱地磷肥减量对不同形态磷素养分淋失的影响[J]. 水土保持学报,2015,29 (5) : 106–110.
[14] 袁东海, 王兆骞, 陈欣, 等. 红壤小流域不同利用方式氮磷流失特征研究[J]. 生态学报,2003,23 (1) : 188–198.
[15] 杨皓宇, 赵小蓉, 曾祥忠, 等. 不同农作制对四川紫色丘陵区地表径流氮、磷流失的影响[J]. 生态环境学报,2009,18 (6) : 2344–2348.
[16] 黄利玲, 王子芳, 高明, 等. 三峡库区紫色土旱坡地不同坡度土壤磷素流失特征研究[J]. 水土保持学报,2011,25 (1) : 30–33.
[17] 高超, 张桃林, 吴蔚东. 农田土壤中的磷向水体释放的风险评价[J]. 环境科学学报,2001,21 (3) : 344–348.
[18] 李庆召, 王定勇, 朱波. 自然降雨条件下紫色土区磷素的非点源输出规律[J]. 农业环境科学学报,2005,23 (6) : 1050–1052.
[19] 王建国, 杨林章, 单艳红, 等. 长期施肥条件下水稻土磷素分布特征及对水环境的污染风险[J]. 生态与农村环境学报,2006,22 (3) : 88–92.
[20] 田娟, 刘凌, 丁海山, 等. 淹水土壤土-水界面磷素迁移转化研究[J]. 环境科学,2008,29 (7) : 1818–1823.
[21] 刘方, 罗海波, 舒英格, 等. 黄壤旱地-水系统中磷释放及影响因素的研究[J]. 中国农业科学,2006,39 (1) : 118–124.
[22] 庄远红, 吴一群, 李延. 有机无机磷肥配施对蔬菜地土壤磷素淋失的影响[J]. 土壤,2007,39 (6) : 905–909.
[23] 李学平, 孙燕, 石孝均. 紫色土稻田磷素淋失特征及其对地下水的影响[J]. 环境科学学报,2008,28 (9) : 1832–1838.
[24] 蒋锐, 朱波, 唐家良, 等. 紫色丘陵区典型小流域暴雨径流氮磷迁移过程与通量[J]. 水利学报,2009,40 (6) : 659–666.
[25] 李学平, 石孝均. 模拟条件下农田磷素渗漏淋失特征研究[J]. 环境科学与技术,2010,33 (3) : 32–36.
[26] 周明华, 朱波, 汪涛, 等. 紫色土坡耕地磷素流失特征及施肥方式的影响[J]. 水利学报,2010,41 (11) : 1374–1381.
[27] 曹雪艳, 李永梅, 张怀志, 等. 滇池流域原位模拟降雨条件下不同土壤质地磷素流失差异研究[J]. 水土保持学报,2010,24 (3) : 13–17.
[28] 秦伟, 陆欢欢, 王芳, 等. 太湖流域典型农田系统土壤中磷的流失[J]. 江苏农业科学,2012,40 (6) : 321–323.
[29] 胡宏祥, 汪玉芳, 陈祝, 等. 秸秆还田配施化肥对黄褐土氮磷淋失的影响[J]. 水土保持学报,2015,29 (5) : 101–105.
[30] 叶玉适, 梁新强, 李亮, 等. 不同水肥管理对太湖流域稻田磷素径流和渗漏损失的影响[J]. 环境科学学报,2015,35 (4) : 1125–1135.
[31] 李想, 刘艳霞, 刘益仁, 等. 有机无机肥配合对土壤磷素吸附、解吸和迁移特性的影响[J]. 核农学报,2013,27 (2) : 253–259.
[32] 王涛, 张维理, 张怀志. 滇池流域人工模拟降雨条件下农田施用有机肥对磷素流失的影响[J]. 植物营养与肥料学报,2008,14 (6) : 1092–1097.
[33] Vadas P A, Haggard B E, Gburek W J. Predicting dissolved phosphorus in runoff from manured field plots[J]. Journal of Environmental Quality,2005,34 (4) : 1347–1353 .
[34] 武淑霞. 我国农村畜禽养殖业氮磷排放变化特征及其对农业面源污染的影响[D]. 北京:中国农业科学院, 2005.
[35] 郭智, 周炜, 陈留根, 等. 施用猪粪有机肥对稻麦两熟农田稻季养分径流流失的影响[J]. 水土保持学报,2013,27 (6) : 21–25.
[36] 张英鹏, 于仁起, 孙明, 等. 不同施磷量对山东三大土类磷有效性及磷素淋溶风险的影响[J]. 土壤通报,2009,40 (6) : 1367–1370.
[37] 吴家森, 陈闻, 姜培坤, 等. 不同施肥对雷竹林土壤氮、磷渗漏流失的影响[J]. 水土保持学报,2012,26 (2) : 33–37.
[38] 范兴科, 吴普特, 冯浩. 暴雨的判定方法和评价指标[J]. 中国水土保持科学,2003,1 (3) : 72–75.
[39] 谢贤群, 王立军. 中国生态系统研究网络观测与分析标准方法-水环境要素观测与分析[M]. 北京: 中国标准出版社, 1998 .
[40] 鲍士旦. 土壤农化分析[M].(第三版). 北京: 中国农业出版社, 2000 : 141 -149.
[41] 陈晓燕, 牛青霞, 周继, 等. 人工模拟降雨条件下紫色土陡坡地土壤颗粒分布空间变异特征[J]. 水土保持学报,2010,24 (5) : 163–168.
[42] 刘刚才, 林三益, 刘淑珍. 四川丘陵区常规耕作制下紫色土径流发生特征及其表面流数值模拟[J]. 水利学报,2002,33 (12) : 101–108.
[43] 聂军, 郑圣先, 杨曾平, 等. 长期施用化肥、猪粪和稻草对红壤性水稻土物理性质的影响[J]. 中国农业科学,2010,43 (7) : 1404–1413.
[44] 潘根兴, 焦少俊, 李恋卿, 等. 低施磷水平下不同施肥对太湖地区黄泥土磷迁移性的影响[J]. 环境科学,2003,24 (3) : 91–95.
[45] 郑海金, 王辉文, 杨洁, 等. 地表径流和壤中流对坡耕地氮磷流失影响研究概述[J]. 中国水土保持,2015 (2) : 36–39.
[46] 水利部, 中国科学院, 中国工程院. 中国水土流失防治与生态安全:南方红壤区卷[M]. 北京: 科学出版社, 2010 : 21 -147.
[47] 李裕元. 坡地磷素迁移研究进展[J]. 水土保持研究,2006,13 (5) : 1–4.
[48] 杨茜, 蒋珍茂, 石艳, 等. 低分子量有机酸对三峡库区消落带典型土壤磷素淋溶迁移的影响[J]. 水土保持学报,2015,29 (1) : 126–131.
[49] 李宗新, 董树亭, 王空军, 等. 不同施肥条件下玉米田土壤养分淋溶规律的原位研究[J]. 应用生态学报,2008,19 (1) : 65–70.
[50] Wang J, Wang D J, Zhang G, et al. Nitrogen and phosphorus leaching losses from intensively managed paddy fields with straw retention[J]. Agricultural Water Management,2014,141 : 66–73 .
[51] 田雁飞, 马友华, 褚进华, 等. 水稻减量化施肥与氨基酸水溶性肥配施效果研究[J]. 中国农学通报,2011,27 (15) : 34–39.
[52] 赵庆雷, 王凯荣, 马加清, 等. 长期不同施肥模式对稻田土壤磷素及水稻营养的影响[J]. 作物学报,2009,35 (8) : 1539–1545.
[53] 李学平, 石孝均. 紫色水稻土磷素动态特征及其环境影响研究[J]. 环境科学,2008,29 (2) : 434–439.
[54] 习斌, 翟丽梅, 刘申, 等. 有机无机肥配施对玉米产量及土壤氮磷淋溶的影响[J]. 植物营养与肥料学报,2015,21 (2) : 326–335.
[55] Haygarth P M, Jarvis S C. Transfer of phosphorus from agricultural soil[J]. Advances in Agronomy,1999,66 (8) : 195–249 .
[56] 李同杰, 刘晶晶, 刘春生, 等. 磷在棕壤中淋溶迁移特征研究[J]. 水土保持学报,2006,20 (4) : 35–39.
[57] 江永红, 宇振荣, 马永良. 秸秆还田对农田生态系统及作物生长的影响[J]. 土壤通报,2001,32 (5) : 209–213.
[58] 朱波, 汪涛, 况福虹, 等. 紫色土坡耕地硝酸盐淋失特征[J]. 环境科学学报,2008,28 (3) : 525–533.