为了提高粮食单产，满足我国对粮食的需要，从 20 世纪70 年代初期以来，我国农业生产的化肥投入 逐年迅速增加，不合理的施肥不仅没有带来增产，反 而造成肥料利用率低下和水体污染^{[1, 2, 3]}。据估算，2002 年我国农田化肥氮（2 47l 万t）通过损失进入环境，影 响环境质量的数量达到471.8 万t^[4]。因此，深入系统 地研究氮肥对土壤侵蚀、土壤养分流失途径及通量的 影响，对土壤养分流失控制和农业面源污染防治具有 重要意义。

紫色丘陵区是四川盆地的粮食主产区，化肥施用 量相对较大，但由于紫色土土层浅薄，土壤质地轻，土 壤发育浅、结构差，土壤保水能力低，土壤饱和渗漏率 大（可达2~3 mm·min^-1），土壤下渗水量很大^[5]，且该区 降水集中^[6]，因此该区农田水土流失严重^{[7, 8]}，农田养分 排放对环境的压力很大。近年来，不少学者针对紫色 土坡面的侵蚀产沙和养分随地表径流和泥沙迁移规 律及影响因素做过一些研究^{[9, 10]}。但前人的研究主要 集中在耕作方式、施肥方式、雨强、坡度及氮肥运筹等 因素对养分流失的影响方面^{[11, 12, 13, 14]}。有关氮肥形态对养 分损失的研究还处于探索阶段^{[15, 16]}，将氮肥形态和覆 盖对养分流失通量、途径等结合起来研究的较为鲜 见。为此，本文以紫色土坡耕地为研究对象，利用自然 降雨的方法，研究氮肥形态和覆盖对坡耕地雨季土壤 径流、土壤侵蚀和养分流失通量及途径，以期为提高 土壤氮肥利用率减少农业面源污染提供理论依据。 1 材料方法 1.1 研究地概况

本试验布设在长江上游沱江水系花椒沟小支流 的响水滩上段，属于四川省资阳市雁江区松涛镇的响 水村，供试土壤为遂宁组母质发育的紫色土红沙土， 试验实施时的土壤养分含量为：pH7.9，有机质9.2 g· kg^-1，全氮0.53 g·kg^-1，全磷0.69 g·kg^-1，全钾24.9 g· kg^-1，碱解氮42.0 mg·kg^-1，有效磷3.0 mg·kg^-1，有效钾 90.2 mg·kg^-1。 1.2 试验设计

试验选择玉米成单18 号，以覆盖处理为主因素 （A），A1为无覆盖，A2为地膜覆盖，氮肥形态为副因 素（B），B1 为铵态氮（碳酸氢铵），B2 为硝态氮（硝酸 钙），B3 为酰胺态氮（尿素），B4 为缓控释氮（缓控释 氮肥为高分子材料包衣，由Agrium 公司提供），共计 8 个处理，每个处理重复3 次，共24 个小区，小区面 积8 m²，（坡长4 m，宽2 m），玉米于2011 年4 月1 日播种，8 月5 日收获，种植方式是距小区两边65 cm 处各种1 行玉米，顺坡起垄，垄高10 cm，株距25 cm， 每行16株，共32 株，种植密度为42 000 株·hm^-2。在 玉米播种后采用全垄覆盖的方式进行地膜覆盖，氮肥 采用基肥:苗肥:拔节肥:攻苞肥=1:2:2:5 方式，磷肥用 过磷酸钙，钾肥用氯化钾都采用基肥的方式施用，地 膜覆盖或者不覆盖条件下施肥方式均为兑水窝施，每 个小区的具体施肥量见表 1。

表 1 玉米施肥量（kg·hm^-2）

表选项

在自然降雨条件下采用模拟径流小区的方法进 行研究，小区坡度为10°，小区面积8 m²（坡长4 m，宽 2 m），小区四周用砖砌成，下垫面用混泥土，土层厚度 60 cm，土壤底部保持与土面相同坡度收集壤中流于 小区底部下端，小区坡面下部用集流装置收集地表径 流。 1.4 测试项目和分析方法

每次自然降雨产流后，测定地表径流和壤中流径 流量、径流中的泥沙含量以及径流池中的泥沙含量， 并分别取样分析径流中总溶解性氮（TDN）、总溶解性 磷（TDP）和总溶解性钾（TDK）的含量。总溶解性氮的 测定用铁粉还原凯氏定氮法，总溶解性磷的测定用钼 锑抗比色法、总溶解性钾的测定用火焰光度法^[17]。 1.5 数据统计

养分流失通量：根据每次自然降雨的地表径流和 壤中流量乘以相应的流失浓度；试验数据处理：采用 Excel 2003 和DPS 6.55进行方差分析和多重比较。 2 结果与分析 2.1 试验期间降雨特证

试验期间（2011 年4 月1 日—2011 年9 月18 日）降雨总量640.5 mm，降雨日29 d，最大单次降雨 量100 mm（2011 年7 月29 日），单次雨量30 mm 以 上的降雨7 次，产生径流的降雨7 次。玉米季生长季 （2011 年4月1日—2011年8 月5 日）降雨量468.95 mm，降雨日24d，攻苞肥施用后第一次产生径流的时间 是2011 年7 月29 日，相距攻苞肥施用时间近1 个半月，最大单次降雨量100 mm（2011 年7 月29 日），单 次雨量30 mm 以上的降雨4 次，产生径流的降雨5 次。 2.2 氮肥形态对水土流失的影响

氮肥形态对径流量和土壤侵蚀量的影响结果见 表 2。

表 2 氮肥形态对径流量和土壤侵蚀量的影响

表选项

从表 2 可看出，各处理均表现为地表径流大于壤中 流，其中不同氮肥形态对地表径流深的影响不显著，对 壤中流深、径流总深、地表径流深/ 径流总深（%）和土 壤侵蚀的影响显著，其中地膜覆盖条件下壤中流铵态 氮肥处理显著高于其他处理，地膜覆盖条件下硝态氮 肥处理径流总深显著低于无覆盖条件下酰胺态氮肥 处理，地膜覆盖条件下铵态氮肥处理地表径流/径流 显著低于其他处理，无论是在地膜覆盖还是不覆盖的 情况下均是缓控释肥处理土壤侵蚀量最低。

从表 2可看出，地膜覆盖对地表径流、壤中流、总 径流深、地表径流深/径流总深和侵蚀总量影响不显著， 但是不同氮肥形态表现不同，地膜覆盖铵态氮肥处理 壤中流较无覆盖条件铵态氮肥处理壤中流大 105.60%，差异达显著水平，无覆盖条件下铵态氮肥处 理地表径流深/径流总深较地膜覆盖条件下铵态氮肥 处理地表径流深/径流总深大19.86%，差异达显著水平。 2.3 氮肥形态对径流养分流失浓度的影响

氮肥形态对径流养分流失浓度的影响见表 3。

表 3 氮肥形态对径流养分流失浓度的影响

表选项

从表 3中可以看出，氮素流失表现为壤中流流失 浓度大于地表径流流失浓度，而磷和钾的流失浓度则 表现为地表径流大于壤中流流失浓度，其中壤中流氮 素流失浓度是地表径流氮素流失浓度的近3~15 倍， 说明土壤径流中磷和钾流失的主要途径是地表径流， 而氮素流失的主要途径是壤中流，究其原因主要是因为磷和钾易于吸附于土壤颗粒上，难于移动，而氮易 于随水土流失。

从表 3中可以看出，对于地表径流而言，氮、磷和 钾素流失浓度均表现为地膜覆盖大于无覆盖，对于壤 中流而言，氮素和磷素流失浓度表现为无覆盖大于地 膜覆盖，钾素流失浓度表现为地膜覆盖大于无覆盖， 差异均未达显著水平。

从表 3中可以看出，氮肥形态对地表径流磷和钾 以及壤中流氮和钾流失浓度影响显著，对地表径流氮 素和壤中流磷素流失浓度影响不显著，对于地表径流 而言，在无覆盖条件下硝态氮肥处理的全氮流失浓度 最低，较铵态氮肥全氮流失浓度低56.54%，缓控释肥 处理的全磷流失浓度最低，较酰胺态氮肥全磷流失浓 度低35.40%；地膜覆盖条件下，硝态氮肥处理全氮和 全磷流失浓度最大，缓控释肥处理全钾流失浓度显著 高于酰胺态氮肥处理。对于壤中流而言，无覆盖条件 下硝态氮肥处理全氮流失浓度最低，较酰胺态氮肥处 理全氮流失浓度低52.19%，地膜覆盖条件下缓控释肥 处理氮、磷和钾流失浓度最低，分别较铵态氮肥处理 氮、磷和钾流失浓度低35.25%、35.29%和58.10%。 2.4 氮肥形态对径流养分流失通量及途径的影响

从表 4和表 5中可以看出，无论是地表径流还是 壤中流均表现为氮素流失量大于钾素流失量大于磷 素流失量，其中壤中流氮素流失量占总流失量的71.3%，是地表径流氮素流失量的约3倍，且差异达显 著水平；磷和钾流失量均表现为地表径流大于壤中流 中流失量，其中壤中流磷和钾的流失量仅占总流失量 的6.36%和8.85%，且地表径流磷和钾的流失量分别 是壤中流磷和钾流失量的近15 倍和10 倍，差异达显 著水平，说明氮素流失以壤中流为主，磷和钾的流失 以地表径流为主。

表 4 氮肥形态对径流养分流失量的影响（kg·hm^-2）

表选项

表 5 养分流失途径分析

表选项

从表 4 可以看出，对于地表径流、壤中流和总径 流而言，地膜覆盖总氮和总钾的流失量大于无覆盖总 氮和总钾的流失量，而总磷的流失量则表现为地膜覆 盖小于无覆盖条件，差异均未达显著水平。

从表 4 可以看出，氮肥形态对壤中流的氮、磷和 钾以及地表径流和总径流的氮流失量影响达显著水 平，而对地表径流和总径流的磷和钾流失量影响未达 显著水平，在无覆盖条件下，各肥料处理氮素流失量 顺序表现为，酰胺态氮肥>铵态氮肥>缓控释肥>硝态 氮肥，其中硝态氮肥和缓控释肥氮素流失量分别较酰 胺态氮肥处理氮素流失减少40.86%和35.26%，地膜 覆盖条件下，各肥料处理氮素流失量顺序表现为，铵 态氮肥>酰胺态氮肥> 硝态氮肥>缓控释肥，其中缓控 释肥处理氮素流失量较铵态氮肥氮素流失量减少 59.60%，说明在地膜覆盖条件下施用缓控释肥，无覆 盖条件下施用硝态氮肥或者缓控释肥均能够一定程 度降低氮的流失量。 3 讨论

土壤中的养分流失一般有2 个主要途径，一是随 地表径流水相和沉积物相的横向迁移；二是随水分下 渗形成的纵向迁移，即养分的淋失。本研究表明，全氮 的流失浓度和流失量均较大，全氮的流失浓度在 2.66~39.01 mg·L^-1 之间，流失量在11.21耀27.75 kg· hm^-2之间，其中壤中流氮素流失浓度是地表径流氮素 流失浓度的近3耀15 倍，壤中流氮素流失量占总径流 流失量的71.3%，再次证明紫色土农田氮的损失途径 主要是壤中流^[18]；全钾的流失浓度在1.32耀5.55 mg·L^-1 之间，流失量在4.40~6.82 kg·hm^-2之间，且地表径流 钾量是壤中流钾流失量的近10 倍，可能是因为钾肥 主要施在地表，易随地表径流移动，难于向下移动；全 磷的流失浓度和流失量均很低，其中流失浓度在 0.17~1.23 mg·L^-1之间，流失量在1.27~2.21 kg·hm^-2 之间，且地表径流磷流失量是壤中流磷流失量的近 15 倍，这主要是因为磷容易被土壤固定，在土壤中不 易移动，说明氮素流失以壤中流为主，磷和钾的流失 以地表径流为主。

前人研究表明，地膜覆盖能够有效减少地表径流、 径流总量、土壤侵蚀量以及氮、磷和钾素流失量^{[19, 20]}， 本研究表明，地膜覆盖减少地表径流、壤中流、土壤侵 蚀以及磷素的流失量，与前人研究结果一致^{[19, 20]}，但是 覆盖对不同氮肥形态处理的氮素流失影响差异较大， 对于酰胺态氮肥和缓控释肥而言，覆盖处理降低氮素 流失量，与前人研究结果基本一致^{[19, 20]}，其中酰胺态氮 肥处理地膜覆盖壤中流氮素流失浓度和总径流氮素 流失量较不覆盖处理分别降低40.40%和29.32%，且 对壤中流流失浓度影响差异达显著水平，主要是因为地膜将玉米施肥穴覆盖后，减少了雨水对施肥穴的直 接冲刷，有效地降低了壤中流氮素的流失量，从而有 效地降低氮素的流失，说明在生产中为有效控制酰胺 态氮肥处理的氮素流失，通过地膜覆盖是行之有效的 方法；但是对于铵态氮肥和硝态氮肥而言，地膜覆盖 增加其氮素流失，造成这一结果的原因需要从土壤物 理化学特性等方面的变化进一步加以研究。

前人研究表明，不同氮肥品种对氮素流失量有显 著影响，施用碳酸氢铵和普通尿素的小区全氮、铵态 氮和硝态氮的流失量较大，而施用包膜控释尿素则可 以显著降低氮素流失量^[15]，本研究进一步表明，不覆 盖情况下各肥料处理径流氮素流失顺序表现为：酰胺 态氮肥>铵态氮肥>缓控释肥>硝态氮肥，其中硝态氮 肥处理氮素流失较酰胺态氮肥处理氮素流失低 40.86%，地膜覆盖条件下各肥料处理径流中氮素流失 顺序表现为：铵态氮肥>酰胺态氮肥>硝态氮肥>缓控 释肥，其中缓控释肥处理氮素流失量较铵态氮肥氮素 流失量减少59.60%。引起硝态氮肥（硝酸钙）处理氮 流失低的原因可能是钙的引入，因为钙是偶联胞外信 息与胞内生理反应的第二信使物质，钙浓度的提高促 进了NO₃^-的吸收、同化^{[21, 22]}。同时由于玉米对NO3-的 吸收高于NH₄^+[23]，引起铵态氮和酰胺态氮处理氮素流 失大的原因可能是径流产生时间间隔，在距攻苞肥施 用近1个半月后的2011 年7月29 日才产生径流，此 时施入土壤中的氮肥大部分已被玉米充分吸收，此时 流失的氮主要是残留在土壤中的氮素，由于铵态氮和 尿素易于吸附于土壤胶体表面，造成铵态氮和尿素处 理的氮素流失严重。 4 结论

土壤径流中磷和钾流失的主要途径是地表径流， 而氮素流失的主要途径是壤中流，地膜覆盖降低酰 胺态氮肥壤中流氮流失浓度，不覆盖情况下各肥料 处理径流氮素流失顺序表现为：酰胺态氮肥>铵态 氮肥>缓控释肥>硝态氮肥，施用硝态氮肥氮素流 失量最低，较施用酰胺态氮肥氮素流失少40.88%；地 膜覆盖条件下各肥料处理径流中氮素流失顺序表现 为：铵态氮肥>酰胺态氮肥>硝态氮肥>缓控释肥，施 用缓控释肥氮素流失量最低，较施用铵态氮肥氮素流 失少59.62%，说明在四川紫色丘陵区为了控制水土 养分流失，在肥料形态的选择上，在无覆盖条件下以 施用硝态氮肥较好，在地膜覆盖条件下以施用缓控释 肥较好。