秸秆还田方式对川南紫色土坡地水沙及氮磷流失的影响

Effects of Straw Incorporation Methods on Runoff， Sediment， Nitrogen and Phosphorus Losses in Purple Soil Sloping Land of Southern Sichuan

摘要

目的 为探究不同秸秆还田方式对川南紫色土坡耕地水土流失及氮磷流失的影响，筛选川南紫色土坡耕地最优秸秆还田方式。 方法 在川南典型紫色土坡耕地（15°）建立径流小区，设置5种处理方式为无秸秆覆盖（CK）、低量秸秆覆盖（T1：3 744 kg/hm²）、高量秸秆覆盖（T2：7 488 kg/hm²）、低量秸秆覆盖+腐熟剂（T3：3 744 kg/hm²+1.5 kg/hm²）和高量秸秆覆盖+腐熟剂（T4： 7 488 kg/hm²+3 kg/hm²）。监测次降雨时间、次降雨强度、不同处理的径流、泥沙特征及氮磷流失特征，分析降雨、径流、泥沙与氮磷流失相关指标的关系。 结果 1）各处理中，T3处理的水土保持效果最佳，相比CK处理降低径流深（减少40.2%）和泥沙流失量（减少55.3%），并有效减少氮磷流失。2）相关性分析显示，氮磷流失主要受径流控制（p<0.01），但径流TN浓度均随时间的增长而增加，使秸秆还田阻控氮流失的效果随时间的增长而减弱。3）所有处理的径流TN/TP均<22，表明该区域坡耕地产生的径流为氮限制。 结论 低量秸秆覆盖并添加腐熟剂可有效改善川南紫色土坡耕地的水土保持和养分利用，为优化秸秆还田方式提供科学依据。

Abstract

Objective To investigate the effects of different straw incorporation methods on soil and water erosion and nitrogen and phosphorus losses in purple soil sloping farmland of southern Sichuan， and to select the optimal straw incorporation method for purple soil sloping farmland in the region. Methods Runoff plots were established on a typical purple soil sloping farmland （15°） in southern Sichuan. Five treatments were set up： no straw mulching （CK）， low-amount straw mulching （T1： 3 744 kg/hm²）， high straw mulching （T2： 7 488 kg/hm²）， low-amount straw mulching+decomposition agent （T3： 3 744 kg/hm²+1.5 kg/hm²）， and high straw mulching+ decomposition agent （T4： 7 488 kg/hm²+3 kg/hm²）. Monitoring included rainfall time， rainfall intensity， runoff， sediment characteristics， and nitrogen and phosphorus loss characteristics. The relationships between rainfall， runoff， sediment， and nitrogen and phosphorus losses were analyzed. Results 1） Among all treatments， T3 exhibited the best soil and water conservation effect. Compared with CK， it reduced runoff depth （by 40.2%） and sediment loss （by 55.3%） and effectively reduced nitrogen and phosphorus losses. 2） Correlation analysis showed that nitrogen and phosphorus losses were mainly controlled by runoff （p<0.01）， but the concentration of total nitrogen （TN） in runoff increased over time， reducing the effectiveness of straw incorporation in controlling nitrogen loss. 3） The TN/TP ratio of runoff in all treatments was less than 22， indicating nitrogen limitation in the runoff of sloping farmland in the region. Conclusion Low-amount straw mulching combined with a straw decomposition agent can effectively improve soil and water conservation and nutrient utilization in the purple soil sloping farmland of southern Sichuan， providing a scientific basis for optimizing straw incorporation methods.

Graphical abstract

关键词

秸秆覆盖 / 秸秆腐熟剂 / 氮磷比 / 水土流失 / 养分流失

Key words

straw mulching / straw decomposition agent / nitrogen-to-phosphorus ratio / water and soil erosion / nutrient loss

土壤侵蚀是全球农业面临的核心问题之一，尤其在坡耕地，侵蚀不仅破坏土壤内部结构、导致耕层变薄，还加剧泥沙及养分流失，从而降低耕地生产力^［1］。长期以来，秸秆覆盖还田被认为是控制土壤侵蚀的有效措施，其在治理耕地土壤侵蚀的效果上得到国内外的广泛证实^［2］。秸秆覆盖可以减缓雨滴对土壤的直接冲刷，降低径流速度，减少泥沙流失，同时还能促进土壤养分循环，提高土壤肥力。研究^［3］表明，秸秆覆盖可有效降低土壤养分流失。秸秆覆盖还田主要通过减少径流量来减少泥沙量，从而间接减少养分流失，因为降雨量与径流量呈正相关，而径流量又与氮磷流失量呈显著正相关，通过秸秆覆盖还田降低径流量后，可以显著减少坡耕地养分流失。

紫色土是中国南方重要的耕地土壤类型，在四川盆地广泛分布，约占该地区耕地的68%^［4］。然而，由于紫色土土体薄弱，质地稍软，易于风化，土壤孔隙大与水分入渗能力强，极易发生土壤侵蚀。加上四川省60%以上的降雨属于侵蚀性降雨，在坡耕地条件下，土壤侵蚀问题尤为严重^［5］。四川省坡耕地又有分布广、面积大的特点，使得四川成为我国南方土壤侵蚀重点区域之一，川南地区作为四川盆地中耕地实际种植平均指数最低（121.63），潜力耕种平均指数最高（198.95）的区域^［6］，在该区域紫色土坡耕地使用秸秆还田可阻控该区域土壤侵蚀，增高其耕种指数。目前通过秸秆还田阻控紫色土坡耕地土壤侵蚀的研究较为丰富，如徐泰平等^［7］研究发现，有65%~93%的氮磷通过径流与径流裹挟的泥沙流失，表明紫色土坡耕地氮磷流失的主要途径是通过降雨产生的径流及间接产生的泥沙流失，减少降雨产生的径流能有效抑制紫色土坡耕地的氮磷流失；刘海涛等^［8］在紫色土坡耕地的研究表明，粉碎秸秆覆盖相比完整秸秆覆盖的径流总氮流失减少43.2%。

尽管秸秆还田对阻控土壤侵蚀有多种好处，但其在耕地中的自然腐解速率较慢，可能带来一系列问题。例如，秸秆腐解缓慢导致养分释放滞后，无法满足作物生长需求，从而影响耕作和下茬作物的出苗率，同时可为害虫的孵化提供适宜环境。长期积累的未完全分解的秸秆还可能引发土壤酸化，降低耕地肥力。为解决这一问题，近年来有研究者提出施用秸秆腐熟剂，以加快秸秆分解速度，提高氮磷等养分的可利用性。施用腐熟剂可显著加快秸秆降解过程，提高养分供应能力，从而改善土壤肥力并促进作物生长。肖金宝等^［9］研究发现，施用腐熟剂可有效提高秸秆的腐解速率和养分释放率，并间接增加夏玉米的产量；WANG等^［10］研究表明，腐熟剂可以显著提高秸秆腐解速度，并提高秸秆的碳释放量；WANG等^［11］研究指出，腐熟剂可有效增强真菌物种多样性，提高土壤养分丰度。可见，秸秆还田在搭配腐熟剂后，不但可以消除秸秆还田腐解过慢的缺点，还能有效提升作物产量，不过施用腐熟剂大量消耗氮素，不仅改变耕地内的氮磷比，也改变径流流失的氮磷比，从而对下游营养情况产生影响，在施用腐熟剂时需注意控制氮磷流失比例，必要时施用氮肥。

目前关于秸秆腐熟剂在坡耕地中的应用及其对土壤侵蚀和养分流失的综合影响仍缺乏系统研究，因此，探索适宜的水土保持措施，优化秸秆还田方式，以减少紫色土坡耕地的土壤侵蚀及养分流失，对农业可持续发展具有重要意义。故本试验旨在开展不同秸秆还田方式下对坡耕地产流产沙、氮磷流失变化及量化产流产沙与氮磷流失关系的监测试验，以期为川南地区紫色土坡耕地明确最优秸秆还田方式、阻控土壤侵蚀、减少土壤氮磷流失提供科学依据与指导。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

选取四川省宜宾市长宁县梅白镇洪谟村（28°40′39″N，104°55′02″E）为试验地点。该区属亚热带湿润性季风气候，年平均气温18.3 ℃，年平均降水量1 141.7 mm，其中52.1%的降雨集中在6—8月。试验点土壤为四川盆地典型紫色土。试验区坡耕地常年种植高粱（Sorghum bicolor L.）和玉米（Zea mays L.）等作物。

1.2 试验设计

试验采用径流小区法，在坡度为15°的紫色土坡耕地建立10个径流小区（小区面积5.0 m×2.5 m）。共设置5个处理，每个处理2个重复。处理方案为：CK，无秸秆覆盖（对照组）；T1，3 744 kg/hm²秸秆覆盖；T2，7 488 kg/hm² 秸秆覆盖；T3，3 744 kg/hm²秸秆覆盖+1.5 kg/hm²腐熟剂处理；T4，7 488 kg/hm²秸秆覆盖+3.0 kg/hm²腐熟剂处理。各处理中，秸秆用量按照当地高粱秸秆年平均收获量（7 488 kg/hm²）设定，腐熟剂用量参照当地农民习惯施用。覆盖用的秸秆参照当地农民习惯通过人工截断（长5~10 cm）再与腐熟剂均匀混合，均匀覆盖于小区地表。试验点坡耕地土壤基本理化性质为土层0~20 cm，pH 4.52，土壤体积质量1.47 g/cm³，土壤水分体积分数12.00%，全氮0.84 g/kg，全磷0.20 g/kg。

各小区用PVC（聚氯乙烯塑料）板隔开（厚约1 cm），PVC板深入地下30 cm，高出地面20 cm。各小区出口设置“T”形集流槽（长2.5 m、宽0.4 m、高0.3 m），用于收集径流。集流槽上部用塑料薄膜进行密封遮盖，并用钢丝固定塑料薄膜防止雨水进入。集流槽底部铺设塑料薄膜后用PVC管（直径10 cm）与径流桶（容积为34 L）顶部相连（图1）。

1.3 样品采集与分析

试验从2023年12月开始，为期1 a。每次降雨后，记录降雨量。待降雨产流结束后，读取径流桶水深后，旋转径流桶内水样并采集水体各水层剖面样，收集径流和泥沙带回试验室进行检测。采用碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法测定径流全氮（TN）；采用过硫酸钾消解-钼酸铵分光光度法测定径流全磷（TP）。

1.4 次降雨产流事件

降雨期间共产生23次降雨，其中有6次降雨产生径流。降雨量分布情况见图2。具体降雨量及产生径流的降雨事件见图3。

1.5 径流量计算

径流总量计算公式为：

V=\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{3}}\times \mathrm{\pi }\times h(r^{\mathrm{2}}+rR+R^{\mathrm{2}})（1）

式中：V为径流总量，L；h为径流桶内的径流水面深度，cm；r为径流桶内的水面半径，cm；R为径流桶底部半径，cm。

径流深度计算公式为：

R=V/(H\times W)（2）

式中：R为径流深度，mm；V为径流总量，L；H为小区长度，m；W为小区宽度，m。

泥沙量的计算公式为：

S=V\times C（3）

式中：S为泥沙总量，g；V为径流总量，L；C为泥沙总浓度，g/L。

1.6 氮磷流失量计算

TN、TP流失量计算公式为：

Q=M\times V（4）

式中：Q为每次产流的N、P流失量，mg；M为径流TN、TP浓度，mg/L；V为每次产流的径流量体积，L。

径流中氮磷摩尔质量比计算公式为：

C_{\mathrm{N}}/C_{\mathrm{P}}=\frac{C_{\mathrm{N}}/\mathrm{14}}{C_{\mathrm{P}}/\mathrm{31}}（5）

式中：C_{\mathrm{N}}、C_{\mathrm{P}}为径流中TN、TP浓度，mg/L；14为N的相对原子质量；31为P的相对原子质量。

1.7 数据处理

使用IBM SPSS 26软件进行统计分析，采用Microsoft Excel 2024软件绘图。使用单因素方差分析（One-way ANOVA）比较各处理间径流深、泥沙浓度、产沙量及TN和TP差异，并用Ducan进行多重检验。采用Spearman相关分析揭示不同指标间的相关性，利用回归分析建立各处理下氮、磷浓度间的数学函数关系。

2 结果与分析

2.1 降雨特征

试验期间共产生23次降雨事件，其中有6次产生径流（图2）。降雨量最大值发生在2024年7月15日，为102.5 mm，最小值发生在2024年1月19日，仅有4.60 mm，所有次降雨事件的降雨量平均值为（35.75±26.12）mm。产生径流的降雨事件平均降水量为（48.00±26.14）mm。试验期间最大降雨强度发生在5月31日，为13.25 mm/d，最小降雨强度发生在8.11日，为5.30 mm/d，平均降雨强度为（8.88±3.25）mm/d。降雨量与径流深度的关系见图3，降雨历时与降雨强度的关系见图4。

由图5可知，径流深随降雨强度的增高而增大，径流深与降雨强度的函数关系呈极显著线性函数关系（p<0.001）。

2.2 产流产沙

试验过程中径流深为0.03~2.20 mm，其中T1处理的径流深最高，T3处理的径流深最低（图6）。相比CK，T1、T4处理分别增加38.1%、21.0%（p>0.05），T2、T3处理则分别减少20.1%、40.2%（p>0.05）。

比较各秸秆还田处理的产流情况可知，T3处理的径流深最小，相比T1、T2与T4处理分别减少56.7%、25.2%、50.6%，除与T2处理差异不显著外（p>0.05），T3处理径流深平均值显著小于T1和T4处理（p<0.05）。表明添加腐熟剂的低量秸秆处理（T3）阻控径流效果优于高量秸秆处理（T2）与添加腐熟剂的高量秸秆处理（T4）。

径流泥沙浓度为0.1~5.8 kg/m³，其中CK处理泥沙浓度最大，T4处理最小。相比CK，T1、T2、T3、T4处理分别减少8.3%、24.6%、18.8%、28.0%（p>0.05）。比较各秸秆还田处理的泥沙浓度变化可知，T4处理的泥沙浓度最小，相比T1、T2、T3处理分别减少21.5%、4.5%、11.3%，但与其他处理的差异不显著（p>0.05）。表明秸秆覆盖量越高，径流泥沙浓度越小，添加腐熟剂对径流泥沙浓度影响较小。

试验过程中泥沙流失量为0.13~98.2 kg/hm²，其中T1处理的泥沙流失量最大，T3处理的最小。相比CK，T1、T4处理分别增加71.7%、24.1%（p>0.05），T2、T3处理分别减少21.5%、55.3%（p>0.05）。比较各秸秆还田处理的泥沙流失量变化可知，T3处理的泥沙流失量最小，相比T1、T2、T4处理分别减少74.0%、43.0%、64.0%，除与T2、T4处理差异不显著外（p>0.05），T3处理显著小于T1处理（p<0.05）。表明低量秸秆处理（T1）添加腐熟剂后（T3）可显著减少产沙量。

2.3 氮磷浓度

由图7可知，各处理径流TN浓度为6.42~10.83 mg/L，其中CK处理的径流TN浓度最大，T3处理最小。相比CK，T1、T2、T3、T4处理分别减少2.0%、1.5%、4.1%、3.3%（p>0.05）。进一步比较各秸秆还田处理的径流TN浓度可知，T3处理的径流TN浓度最小，相比T1、T2、T4处理分别减少2.1%、2.7%、0.9%，但差异均不显著（p>0.05）。

各处理径流TP浓度为1.04~26.69 mg/L，其中T2处理的径流TP浓度最大，T3处理最小。相比CK，T1、T2、T4处理分别增加29.5%、81.3%、21.6%（p>0.05），T3处理则减少20.2%（p>0.05）。

进一步比较各秸秆还田处理的径流TP浓度可知，T3处理的径流TP浓度最小，相比T1、T2、T4处理分别减少38.4%、56.0%、34.3%，但差异均不显著（p>0.05）。通过各秸秆还田处理的TN、TP浓度变化，可知秸秆还田添加腐熟剂后会一定程度减少径流中TN、TP浓度。

观察试验小区各处理径流TN、TP浓度随天数变化（图8）可知，各处理径流TN浓度均随时间的变化而增大，而径流TP浓度除CK、T3处理外也随时间的变化而增大。各处理回归分析后的R²表现为对数函数关系最大，但除径流TN浓度的T1处理与径流TP浓度的T2处理外均不显著（p>0.05）。

2.4 氮磷流失

由图9可知，试验过程中，径流TN流失量为0~0.23 kg/hm²，其中T1处理的TN流失量最高，T3处理最低。相比CK，T1和T4处理的TN流失量分别增加50.3%和40.8%（p>0.05），而T2和T3处理分别减少17.5%和47.2%（p>0.05）。

进一步比较各秸秆还田处理的TN流失情况可知，T3处理的TN流失量最小，相较于T1、T2、T4处理分别减少64.9%、36.0%和62.5%。T3处理与T1和T4处理的差异达到显著水平（p<0.05），但与T2处理无显著差异（p>0.05）。T3处理的TN流失量显著低于T4处理（p<0.05），表明添加腐熟剂的低量秸秆（T3）比高量秸秆（T4）更能减少TN流失。

试验小区的径流TP流失量为0~0.26 kg/hm²，其中T1处理的径流TP流失量最大，T3处理最小。相比CK，T1、T2和T4处理的TP流失量分别增加81.5%、3.5%和53.0%（p>0.05），而T3处理的TP流失量减少56.5%（p>0.05）。

进一步比较各秸秆还田处理的TP流失情况可知，T3处理的TP流失量最小，相较于T1、T2和T4处理分别减少76.0%、58.0%和71.6%。T3与T1处理的差异达到显著水平（p<0.05），但与T2和T4处理无显著差异（p>0.05）。T3处理的TP流失量虽低于T4处理，但二者差异不显著（p>0.05），表明低量秸秆覆盖并添加腐熟剂（T3）能有效减少TP流失。

2.5 径流TN/TP变化特征与氮磷限制情况

由图10可知，在各次降雨事件中，各处理TN/TP为CK 2.05~16.58，T1 1.66~19.46，T2 0.74~19.51，T3 4.10~21.36，T4 1.80~19.50，从大到小依次为T3>T4>CK>T1>T2。参照水体富营养化评估的营养物限制性划分标准^［12］，本试验将TN/TP≥50时定为磷限制，TN/TP≤22时定为氮限制，从各处理的平均值来看，TN/TP最大值为21.36，低于氮限制的22.00，故本次试验所有处理的TN/TP都属于氮限制。各处理TN/TP从大到小为T3>T4>CK>T1>T2（p>0.05），与氮磷浓度大小顺序相反，表明添加腐熟剂的处理（T3、T4）使TN/TP增高。

2.6 径流与产流产沙、氮磷流失的关系

相关性分析表明，径流深、泥沙浓度、泥沙流失量、TN流失量和TP流失量之间呈极显著正相关（p<0.01），而TN/TP与径流深度、泥沙浓度、泥沙流失量之间呈显著负相关（p<0.05）（表1）。

3 讨 论

3.1 不同秸秆还田方式对川南紫色土坡耕地产流产沙的影响

本研究发现，部分降雨事件中出现降雨量小但径流量大，或者降雨量大但径流量小的现象（如6月14日和7月15日），与李天阳等^［13］研究的紫色土坡耕地的径流深度通常随降雨量增加而增大、梁珂等^［14］发现的不同降雨强度与径流量、产沙量在紫色土坡耕地中呈极显著幂函数正相关相似。试验小区径流深与降雨强度呈极显著线性函数关系（p<0.001），可见影响径流大小的主要因素为降雨强度，也可能与降雨前土壤含水率过高有关。例如，6月14日降雨事件发生前已有降雨过程，尽管这次降雨未产生显著径流，却饱和了土壤水分，使后续降雨的侵蚀能力增强。尽管7月15日降雨量最大，然而7月15日降雨事件前已有半月未曾降雨，夏季高温使得土壤含水率大幅下降，降雨大多渗入耕地，使得径流量并未大幅提升。类似的现象也曾在其他研究中出现过，如MENG等^［15］研究发现，在三峡库区的坡地研究中，中等降雨量下的侵蚀强度甚至高于大降雨量的特殊事件，而LIANG等^［16］研究指出，低降雨强度的次降雨事件下，土壤含水率可能超过高降雨量条件，与本研究结果一致。

本研究表明，在相同秸秆覆盖还田处理下，T2（高量秸秆）处理产流产沙量均显著小于T1（低量秸秆）处理，且T2与T4处理的径流泥沙浓度最少，说明增加秸秆覆盖量可有效减少坡耕地水土流失，与已有研究^［17］结果一致。然而，T1处理径流量高于对照组（CK），与CHEN等^［18］与GAO等^［19］的研究结果类似，前者在研究秸秆还田量对坡耕地径流和水土流失的影响时发现，1 125 kg/hm²秸秆还田处理相比无秸秆覆盖处理侵蚀量更高，而秸秆还田量>4 500 kg/hm²时才能有效缓解径流和侵蚀，在9 000 kg/hm²才能达到最佳效果。后者在研究模拟降雨条件下对红壤产流产沙的影响时发现，20%秸秆还田的径流量超过无秸秆还田的处理量。秸秆还田主要通过地面覆盖来保护耕地表土，但秸秆还田量过少使得秸秆在雨滴击打地面时的保护作用降低，导致土壤结构被雨滴击打破坏，加剧降雨对耕地的侵蚀，且过少的秸秆在耕地表面分布不均匀，可能导致地表水流集中，反而增加径流量。

T3（低量秸秆+腐熟剂）处理的产流产沙量显著低于其他处理，表明腐熟剂的施用可增强水土保持效果。相比T1（低量秸秆）处理，T3处理通过腐熟剂快速分解秸秆，形成分布均匀的秸秆碎片，解决T1处理秸秆分布不均匀的问题，可有效保护耕地表面不受雨滴击打，同时施用腐熟剂后可有效提升土壤团聚体稳定性^［20］，从而改善土壤结构，提升土壤入渗率，减少径流产生。

尽管T4处理（高量秸秆+腐熟剂）也施用腐熟剂，但T4处理的径流量远高于T3处理，可能是因为其秸秆量与腐熟剂远高于T3处理，使得T4处理秸秆腐解速度更快，形成的腐殖质更多，腐殖质内的有机质超过一定阈值^［21］，增加土壤表层的斥水性，阻拦降雨入渗，使得T4处理地表径流更多^［22］；同时，未完全分解的秸秆碎片与腐殖质一同作用在土壤表面形成土壤结皮，从而增加芳香化合物、酚类物质、硅质层等疏水性物质含量^［23］；土壤结皮后还增加土壤体积质量^［24］，再次减少土壤入渗率；在多重因素作用下，耕地表层的斥水性大幅提升，使T4处理的径流相比其他处理更大。相比T4处理，T3处理由于秸秆量低，腐殖质内有机质未达到一定阈值，且未与秸秆碎片结合形成结皮，故而未提升斥水性。

综上所述，川南紫色土坡耕地中，高量秸秆还田相比低量秸秆还田阻控产流产沙效果更好，添加腐熟剂后低量秸秆还田相比高量秸秆还田阻控产流产沙效果更好，而低量秸秆+腐熟剂效果强于高量秸秆还田。

3.2 不同秸秆还田方式对川南紫色土坡耕地氮磷流失的影响

本研究发现，各处理的径流氮磷浓度均无显著变化，秸秆覆盖主要通过减少径流量来降低氮磷流失，而非直接影响氮磷浓度，与李刚浩等^［3］的研究结论相符，其研究指出秸秆覆盖主要通过降低径流量来减少氮磷流失，但对氮磷浓度影响较小。

尽管氮磷浓度无显著变化，但氮磷流失量的变化趋势与径流深度的变化趋势一致，表明降雨径流是氮磷流失的主要影响因素，而非氮磷浓度。相关性分析表明，TN、TP流失量与径流深呈极显著正相关（p<0.01），其相关性远高于TN、TP浓度，与ZHANG等^［25］的研究结论一致。后者指出，径流量对坡耕地养分流失的影响远大于养分浓度本身。因此，减少侵蚀性降雨产生的径流量是减少养分流失的关键策略。本研究发现， T3处理的水土保持效果最佳，同时其氮磷流失量也最低，进一步验证减少径流量可有效减少氮磷流失的结论。

本研究还发现，所有处理的径流TN/TP均低于22，表明研究区径流对下游主要为氮限制。T3与T4处理的TN/TP比值略大于其他处理，说明腐熟剂的施用可能增加氮素释放。ZHAO等^［26］的研究表明，腐熟剂可加速秸秆分解，并促进共养细菌活性，而共养细菌的相对丰度与土壤全氮、速效氮、速效磷呈显著正相关，从而提高土壤氮磷浓度。戴志刚等^［27］研究发现，秸秆分解过程中氮、磷元素的释放率分别可达40%和50%，这一过程可能进一步增加土壤养分质量分数。然而，HAN等^［28］的研究指出，施用秸秆腐熟剂后，土壤氮磷均有增加，然而氮磷的去向较为复杂，可能被作物吸收，也可能被微生物吸收或二者共同吸收，也是本研究中腐熟剂处理（T3、T4）与未施用腐熟剂处理（T1、T2）的氮磷浓度无显著差异的原因。试验结果中TN比值高于TP，是因为氮磷流失的主要流失途径是径流，而磷主要以颗粒态磷的形式流失^［13］，由于大量径流稀释泥沙浓度，从而减少TP的浓度，此消彼长之下使得TP浓度的比例相比TN更小。

各处理中TN浓度均随时间的增加而增加，而径流中TP浓度（除CK、T3外）也呈上升趋势。是因为紫色土本身易风化、孔隙度大、入渗能力强，极易受到土壤侵蚀的影响，而土壤氮磷流失与土壤侵蚀息息相关，在长达1 a的降雨侵蚀下，土壤结构逐渐被破坏，导致氮磷流失加剧。由于秸秆需要长期还田才能完全分解，在分解过程中仍然继续释放N、P，这些释放的N、P在土壤结构破坏后随径流和泥沙一同流失，从而增加径流中TN、TP的浓度。随着TN、TP浓度的增加，氮磷流失的主要途径可能从径流转变为氮磷浓度主导，意味着秸秆还田阻控氮磷流失的效果可能随时间减弱。维持措施到375 d时，T3处理的径流TN、TP浓度最小，可见T3（低量秸秆+腐熟剂）处理在长期还田下对径流氮磷浓度的控制效果更好。

4 结 论

1）相比CK径流深，T1、T4处理分别增加38.1%、21.0%（p>0.05），而T2、T3处理则分别减少20.1%、40.2%（p>0.05）；对于产沙量，T1、T4处理分别增加71.7%、24.1%（p>0.05），而T2、T3处理分别减少21.5%、55.3%（p>0.05）；相比CK，T1、T4处理的总氮（TN）流失量分别增加50.3%、40.8%（p>0.05），而T2、T3处理则分别减少17.5%、47.2%（p>0.05）；对于总磷（TP）流失量，T1、T2、T4处理分别增加81.5%、3.5%、53.0%（p>0.05），而T3处理则减少56.5%（p>0.05）。结果表明，T3处理在阻控川南紫色土坡耕地产流、产沙与氮磷流失的效果最佳。

2）相关性分析显示，TN和TP流失量与径流深度呈极显著正相关（p<0.01），其相关性远高于TN和TP浓度。表明在影响川南紫色土坡耕地氮磷流失的因素中，径流深度的影响远高于氮磷浓度。

3）各处理TN/TP从大到小依次为T3>T4>CK>T1>T2（p>0.05），与氮磷浓度的大小顺序相反，表明添加腐熟剂的处理（T3、T4）使TN/TP比值增高。所有处理下TN/TP均<22，表明所有处理下产生的径流均为氮限制。

4）径流TN浓度均随时间增长而增加，表明秸秆还田在长期作用下氮流失的控制效果逐渐减弱。

5）川南紫色土坡耕地水土、氮磷协同流失亟待控制，本试验明确秸秆还田与腐熟剂协同施用量，为该区域优化秸秆还田方式提供科学依据。

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基金资助

国家自然科学基金项目(U20A20326)

宜宾市双城协议保障科研经费项目(XNDX2022020002)