間作減少甘蔗種植坡面土壤及養(yǎng)分流失與輸移：基于 7Be同位素示蹤技術(shù)

王 旭，郭 豪，阮紅燕，楊翠紅，黃智剛

(1.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西南寧 530004；2.南寧師范大學(xué)，廣西南寧 530004)

農(nóng)田土壤及養(yǎng)分在降水徑流驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入河湖水體，加劇了水體泥沙含量并導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，嚴(yán)重威脅下游地區(qū)的水環(huán)境安全[1]。全球范圍內(nèi)，每年因土壤侵蝕導(dǎo)致的氮、磷流失量分別達(dá)到了 3×107、1.75×107t，超過(guò)30%的陸地面積受到農(nóng)業(yè)面源污染的影響[2]。侵蝕流失的土壤養(yǎng)分并不會(huì)全部進(jìn)入河流，大部分沉積在坡面下部或溝道兩側(cè)低洼處，盡管如此，河流中依然有55%的氮和95%的磷來(lái)自泥沙沉積物[3]。對(duì)此，許多地區(qū)通過(guò)建立梯田、人工濕地、推廣坡地植物籬、間作等一系列措施減少土壤侵蝕的發(fā)生、削弱沉積物向水體輸送，防止農(nóng)田水土流失進(jìn)一步惡化[4-5]。其中，間作被認(rèn)為是一種具備經(jīng)濟(jì)和生態(tài)雙重收益的水土保持措施，不僅可以增加糧食產(chǎn)出，還可以降低環(huán)境負(fù)效應(yīng)[6-7]。間作是在同一塊地上按照一定比例種植生育周期不同的作物，不僅可以錯(cuò)開(kāi)作物競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分的空間和時(shí)間，充分利用水肥氣熱等資源提升單位面積的經(jīng)濟(jì)效益；還可以通過(guò)增加覆蓋達(dá)到保墑保水，促進(jìn)作物根系生長(zhǎng)，分離水土的效果，從而削弱降水徑流對(duì)土壤的剝離沖刷作用，實(shí)現(xiàn)減少土壤的流失功能[8-10]。陳小強(qiáng)等通過(guò)研究玉米-大豆種植模式的水土保持效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，相比單作，間作可減少約30%的水土流失[11]。Guo等通過(guò)徑流小區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，玉米-花生間作可以減少94%的徑流，其侵蝕產(chǎn)沙量?jī)H相當(dāng)于裸地的0.4%[12]。然而，這些研究大多數(shù)集中在小區(qū)尺度上，通過(guò)土壤及養(yǎng)分流失的變化反映間作對(duì)坡面土壤及養(yǎng)分流失的影響，雖然可以有效排除其他因素對(duì)間作效果的影響，但卻難以反映野外巨型坡面的實(shí)際應(yīng)用效果。

坡面土壤侵蝕及相關(guān)養(yǎng)分流失的監(jiān)測(cè)方法主要包括原位監(jiān)測(cè)和核素示蹤技術(shù)[13]。其中，核素示蹤技術(shù)是目前公認(rèn)的能夠快速、定量評(píng)價(jià)土壤侵蝕產(chǎn)沙速率的方法，其原理是通過(guò)比較采樣點(diǎn)與參考點(diǎn)的核素含量來(lái)反映土壤的流失與沉積，當(dāng)采樣點(diǎn)核素含量小于參考點(diǎn)時(shí)，則采樣點(diǎn)代表的區(qū)域發(fā)生了土壤流失現(xiàn)象；當(dāng)采樣點(diǎn)核素含量大于參考點(diǎn)時(shí)，則采樣點(diǎn)代表的區(qū)域則表現(xiàn)出沉積特征[14]。7Be是一種自然沉降的放射性核素(半衰期53.3 d)，主要受降水的影響，沉降后會(huì)很快被表層土壤顆粒吸附，之后在外力作用下遷移搬運(yùn)，經(jīng)常被用來(lái)確定次降水事件或短期內(nèi)的土壤侵蝕與沉積速率[15]。目前，7Be法估算土壤侵蝕速率的不確定性主要來(lái)源于植被冠層對(duì)7Be的吸附截留作用，所以7Be法的應(yīng)用研究大部分是在裸地或植被覆蓋較小的區(qū)域進(jìn)行，但也有在草地、覆蓋等條件下評(píng)價(jià)保護(hù)性耕作措施的應(yīng)用，然而很少有研究利用7Be評(píng)價(jià)間作對(duì)土壤及養(yǎng)分流失的影響[16-18]。

廣西壯族自治區(qū)地處我國(guó)南部，是我國(guó)最重要的甘蔗生產(chǎn)基地，2020年全區(qū)甘蔗種植面積與產(chǎn)量均占全國(guó)65%左右[19]。該區(qū)地形以山地丘陵為主，農(nóng)作物主要種植在旱坡地上，劉警鑒等通過(guò)RUSLE模型估算出廣西壯族自治區(qū)地區(qū)坡耕地的年平均土壤侵蝕量達(dá)893 t/km[20]，莫雅棋通過(guò)細(xì)溝侵蝕監(jiān)測(cè)得出坡耕地全氮和全磷的年流失量在12.1～80.0 kg/hm之間[13]。在甘蔗生長(zhǎng)前期，植被冠層覆蓋和地面覆蓋都比較低，大量農(nóng)田土壤養(yǎng)分流失進(jìn)入河流，增加水體污染的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅了下游飲水水質(zhì)。雖然廣西也采取了“源頭減量-中段攔截-末端治理”的面源污染防控策略，但卻忽視了廣西已有較大面積推廣的甘蔗間種其他作物模式的面源污染防控效應(yīng)，相關(guān)研究主要集中在改良農(nóng)藝措施、優(yōu)化資源利用以及提升經(jīng)濟(jì)效益方面[21-23]，間作對(duì)甘蔗種植區(qū)土壤侵蝕及相關(guān)養(yǎng)分流失等環(huán)境影響鮮有報(bào)道。

對(duì)此，本研究以廣西壯族自治區(qū)赤紅壤坡耕地為研究對(duì)象，利用自然環(huán)境放射性同位素(7Be)示蹤不同時(shí)間的土壤侵蝕或沉積速率，以此確定間作對(duì)甘蔗種植坡面土壤侵蝕、土壤全氮、全磷流失的影響。旨在為減少?gòu)V西壯族自治區(qū)甘蔗種植區(qū)農(nóng)田養(yǎng)分流失，防控農(nóng)業(yè)面源污染提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于廣西壯族自治區(qū)西江流域的那辣小流域(22°20′36″N，107°39′29″E)。屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫介于20～22 ℃之間，降雨天數(shù)在130～200 d之間，降水量1 000 mm左右，約80%的降水集中在3—9月。地貌類型為丘陵，土壤類型為赤紅壤，土壤顆粒組成為31.41%黏粒，63.44%粉粒，5.15%砂礫，土壤質(zhì)地粉質(zhì)土-粉質(zhì)黏土壤土(美國(guó)制)[24]。流域面積1.29 km2，平均坡度約為9°，平均坡長(zhǎng)約為190 m。2018年以來(lái)，廣西地區(qū)推廣集約化農(nóng)業(yè)，研究區(qū)內(nèi)大規(guī)模種植甘蔗，至2020年，超過(guò)80%的土地利用為甘蔗地，其余土地利用類型包括道路、溝渠和桉樹(shù)林。其中，甘蔗在流域內(nèi)的種植年限一般為3年，包括新植甘蔗(一般于當(dāng)年1月至3月新種植的甘蔗)和宿根甘蔗(前季的留茬甘蔗)2種類型，甘蔗種植模式包括甘蔗單作以及甘蔗-西瓜間作2種模式。

1.2 試驗(yàn)處理

選擇該流域地形特征及土壤理化性質(zhì)相似(表1)，坡面寬度為60 m的2個(gè)巨型坡面。試驗(yàn)設(shè)2個(gè)處理：?jiǎn)巫鞲收岬膶?duì)照組(CK)、甘蔗間作西瓜的處理組(T)。具體試驗(yàn)布設(shè)見(jiàn)圖1，按照田塊邊界將坡面分為坡頂、上部、中上部、中下部、下部和坡底6個(gè)坡位，在坡頂位置于2021年3月新植甘蔗，基肥溝施、5月中旬撒施追肥；其他坡位為宿根(1年)甘蔗(2020年種植，2021年收獲后的留茬甘蔗)，于3月上旬、5月中旬通過(guò)撒施進(jìn)行追肥。甘蔗供試品種為桂糖42，行距1 m橫坡種植。處理組坡面間作的西瓜供試品種為黑美人，在甘蔗行間橫坡種植，2021年2月上旬點(diǎn)種于中下部、下部和坡底3個(gè)坡位，每隔5行甘蔗間作1行西瓜，同行株距2 m，于同年5月上旬開(kāi)始收獲，6月初間作結(jié)束。

表1 不同處理各坡位的地形特征及土壤理化性質(zhì)

甘蔗和西瓜的施肥時(shí)間、施肥方式以及施肥量見(jiàn)表2。間作于2021年2月上旬種植西瓜開(kāi)始，5月下旬西瓜收獲完后結(jié)束。

表2 不同作物的施肥時(shí)間、施肥方式以及施肥量

1.3 樣品的采集與分析

本研究分別于2021年4月26日(RE1，降水量 54.0 mm，平均雨強(qiáng)6.8 mm/h)、5月2日至5月5日(RE2，降水量79.8 mm，平均雨強(qiáng)5.7 mm/h)、7月22日(RE3，降水量52.8 mm，平均雨強(qiáng)5.9 mm/h)，降水結(jié)束后采集3次7Be樣品，包括試驗(yàn)坡面樣品以及參考點(diǎn)樣品。

坡面樣品采集：首先將完整的坡面垂直于等高線劃分為3個(gè)面積相當(dāng)?shù)男∑旅孀鳛橹貜?fù)小區(qū)。每次降水后，在每個(gè)小區(qū)里利用長(zhǎng)200 mm、寬 100 mm、深20 mm的刮板，按等高線采樣原則間隔5 m采集各坡位的樣品，每個(gè)坡位3個(gè)采樣點(diǎn)，混合為1個(gè)樣品。即在每個(gè)坡位上，采集3個(gè)重復(fù)樣(圖1)，每次降水采集36個(gè)坡面樣品。

參考點(diǎn)樣品采集：2021年3月人工建立了3個(gè)無(wú)侵蝕無(wú)堆積，平坦的沒(méi)有人為干擾的參考點(diǎn)，參考點(diǎn)的樣品采集包括混合樣品和剖面樣品2個(gè)部分。(1)混合樣品：采集方法與坡面樣品一致。(2)剖面樣品：在0～10 mm深度是每2 mm采集1次，在 10～20 mm深度是每5 mm采集1次，共采集了 7層。

樣品的處理與分析：所有的樣品密封帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干后稱質(zhì)量，一部分過(guò)2 mm篩進(jìn)行7Be質(zhì)量活度(Bq/kg)測(cè)定，另一部分過(guò)0.15 mm篩進(jìn)行土壤全氮含量和土壤全磷含量分析。7Be質(zhì)量活度是在南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院用美國(guó)ORTEC公司的高純鍺γ譜儀測(cè)定的，在 477.6 keV 能譜峰下測(cè)試7Be的比活度，測(cè)定時(shí)間為12～24 h[25]。土壤全氮含量和土壤全磷含量分析在廣西大學(xué)農(nóng)產(chǎn)品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，分別采用凱式定氮法和H2SO4-HClO4熱消解法測(cè)定。

1.4 計(jì)算

土壤侵蝕速率(ES)與沉積速率(DS)是按照Walling等的方法[15]計(jì)算。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算侵蝕土壤全氮、全磷的流失速率(EN、EP)與沉積速率(DN、DP)：

EN=ES×CN；

(1)

EP=ES×CP；

(2)

DN=DS×CN；

(3)

DP=DS×CP。

(4)

式中：CN、CP分別為土壤全氮、全磷含量。

以此計(jì)算坡面土壤、全氮和全磷凈流失速率(Net)以及輸移比(SDR)，公式如下：

(5)

(6)

式中：Ei和Di分別是坡位i的土壤、全氮以及全磷的流失速率和沉積速率；Aei和Adi分別是流失速率和沉積速率對(duì)應(yīng)坡位的面積。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

不同處理間的顯著性分析是在Excel 2019中通過(guò)單因素方差分析完成。坡面采樣示意圖利用Word 2019繪制，其余的圖在Origin 2018中完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下坡面的 7Be含量

如圖2所示，RE1、RE2和RE3的7Be含量隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)出先增加再減小的趨勢(shì)。在參考點(diǎn)，RE1、RE2、RE3的7Be含量背景值分別為367.1、533.8、280.0 Bq/m2；CK坡面上3場(chǎng)降水的7Be含量范圍分別在241.7～485.6 Bq/m2、366.0～782.8 Bq/m2、221.5～341.9 Bq/m2之間；T坡面上RE1的7Be含量范圍是240.7～471.0 Bq/m2，RE2的7Be含量范圍是343.6～718.9 Bq/m2，RE3的7Be含量范圍是229.7～322.5 Bq/m2。CK和T坡面的7Be含量范圍在不同降水事件下的大小順序均為RE2>RE1>RE3。

空間上，7Be含量在不同處理坡面上從坡頂?shù)狡碌渍w表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，但其含量隨坡位變化而變化。通過(guò)比較各坡位的7Be含量與參考點(diǎn)的7Be含量背景值發(fā)現(xiàn)，CK坡面的坡頂、上坡、中上及中下坡位在3場(chǎng)降水下的7Be含量均小于參考點(diǎn)的7Be含量背景值，除RE1的上坡7Be含量(322.9 Bq/m2)大于中上坡(304.0 Bq/m2)外，其他2個(gè)降水事件下，CK坡面的7Be含量在坡頂、上坡、中上及中下坡位遞增。CK坡面下坡及坡底2個(gè)坡位在3場(chǎng)降水下的7Be含量均大于7Be含量背景值，且 RE1和RE2降水的下坡7Be含量大于坡底，但在RE3中，下坡(299.9 Bq/m2)的7Be含量小于坡底(341.9 Bq/m2)。在T坡面上，RE1和RE2的坡頂、上坡和中上的7Be含量均小于參考點(diǎn)的7Be含量背景值，中下、下坡和坡底的7Be含量均大于參考點(diǎn)的7Be含量背景值，而RE3的7Be含量空間分布與CK坡面相似?？傮w而言，在3場(chǎng)降水事件下，從坡頂?shù)狡碌?個(gè)坡位的7Be含量呈先增再減的變化趨勢(shì)。

2.2 不同處理坡面的土壤、全氮和全磷的流失及沉積特征

從表3可以看出，不同處理坡面的土壤、全氮和全磷的流失、沉積量的時(shí)空變化特征。相同的降水條件下，CK坡面與T坡面的土壤流失與沉積在空間分布和數(shù)值大小上均有所差異。3次降水事件下，CK坡面的土壤流失均發(fā)生在坡頂、上坡、中上及中下4個(gè)坡位，在下坡和坡底則發(fā)生不同程度的沉積現(xiàn)象。在RE1和RE2中，CK坡面的土壤流失量在每個(gè)坡位上均有顯著差異，其大小順序?yàn)槠马?中上>上坡>中下，且坡頂?shù)耐寥懒魇Я渴瞧渌挛坏?.6～27.0倍；但在RE3中，土壤流失量雖然也是坡頂(12.2 t/hm2)最大，但其他3個(gè)坡位之間(1.1～3.5 t/hm2)沒(méi)有明顯差異。RE1中，CK坡面的土壤沉積量在2個(gè)坡位無(wú)明顯差異；RE2中，下坡(23.7 t/hm2)的土壤沉積量顯著高于坡底(9.2 t/hm2)；而RE3中的土壤沉積量則是坡底比下坡高了140%。前2次降水事件下，T坡面的土壤流失發(fā)生在坡頂、上坡和中上3個(gè)坡位，其中坡頂?shù)耐寥懒魇Я匡@著高于其他2個(gè)坡位，達(dá)到了這2個(gè)坡位的3～4倍。T坡面間作的中下、下坡和坡底則是土壤沉積的區(qū)域，在RE1中，中下和下坡的土壤沉積量無(wú)明顯差異，但大于坡底；而RE2的土壤沉積量在3個(gè)坡位均有顯著差異，其中下坡最大，其次是底部，最小的為中下坡位。在RE3中，T坡面與CK坡面有相似的土壤流失與沉積特征，坡頂(11.1 t/hm2)土壤流失量顯著高于其他3個(gè)坡位(1.2～3.3 t/hm2)，但下坡與坡底的土壤沉積量無(wú)顯著差異。

表3 不同處理坡面的土壤、全氮和全磷的流失、沉積量的時(shí)空變化

不同處理坡面的土壤全氮、全磷流失特征在空間分布規(guī)律上與該處理的土壤流失特征一致。3次降水事件中，CK坡面上全氮與全磷的流失也發(fā)生在上面的4個(gè)坡位，全氮、全磷流失量范圍分別介于1.0～24.9 kg/hm2、0.3～10.4 kg/hm2之間，且坡頂?shù)牧魇Я孔畲螅邢缕挛坏牧魇Я孔钚?。CK坡面上全氮與全磷均沉積在下坡和坡底2個(gè)坡位，在RE1中，下坡的全氮沉積量比坡底高了22.2%，下坡與坡底的全磷沉積量無(wú)差異；RE2中，下坡的全氮、全磷沉積量分別比坡底高153.5%、220.5%；但RE3中，下坡的全氮、全磷沉積量比坡底低了56.8%、61.9%。RE1和RE2中，T坡面坡頂?shù)娜魇Я勘壬掀?、中?個(gè)坡位高了191.5%～305.1%，全磷流失量高了157.5%～278.5%；全氮與全磷在下面3個(gè)坡位沉積，其中RE1的中下坡和下坡2個(gè)坡位的全氮、全磷沉積量約為坡底的3倍，RE2的全氮沉積量在下坡比中下坡和坡底分別高了134.0%、30.7%，全磷沉積量在下坡和坡底無(wú)差異，比中下坡高97.4%～118.4%。RE3中，全氮、全磷的流失與沉積動(dòng)態(tài)與CK坡面相似，坡頂全氮(12.0 kg/hm2)、全磷(6.0 kg/hm2)流失量比其他3個(gè)坡位高了2.2～8.2倍，下坡與坡底的全氮、全磷沉積量均無(wú)顯著差異。

2.3 不同處理坡面的土壤、全氮和全磷的凈流失量及輸移比

從圖3可以看出，間作可以顯著減小坡面土壤、全氮和全磷的凈流失量(P<0.01)。間作期間(RE1、RE2)，T坡面與CK坡面的土壤、全氮和全磷凈流失量均有顯著差異。RE1中，T坡面土壤、全氮、全磷的凈流失量分別為2.6 t/hm2、2.5 kg/hm2、1.2 kg/hm2，比CK坡面分別減小了37.9%、43.0%、43.4%；RE2中，三者在T坡面的凈流失量分別為2.2 t/hm2、2.9 kg/hm2、1.1 kg/hm2，分別減小了44.1%、44.4%、30.7%。間作結(jié)束后的RE3中，T坡面與CK坡面的土壤、全氮及全磷凈流失量差異不顯著。3場(chǎng)降水的總凈流失量結(jié)果與前2次降水結(jié)果一致，T坡面土壤、全氮、全磷的總凈流失量分別為6.60 t/hm2、7.26 kg/hm2、3.2 kg/hm2，相比于CK坡面，分別減少了35.7%、38.0%、29.8%。

間作對(duì)坡面土壤、全氮和全磷的輸移比也有顯著影響(圖4)。監(jiān)測(cè)期間，T坡面的3場(chǎng)降水下的土壤、全氮、全磷的平均輸移比分別為39.9%、39.2%、40.1%，與CK坡面相比，土壤輸移比減少了16.3%，全氮、全磷的輸移比分別降低了17.3%、10.9%。間作降低土壤及氮磷輸移比集中在RE1和RE2這2場(chǎng)降水中，在RE3降水中T坡面的土壤與CK坡面無(wú)顯著差異，但全氮和全磷輸移比卻顯著高于CK坡面。在RE1中，T坡面的土壤、全氮、全磷的輸移比分別為38.6%，33.1%、36.6%，CK坡面三者分別為52.3%、48.1%、51.4%；在RE2中，CK坡面的土壤、全氮和全磷的輸移比在42.2%～50.0%之間，比T坡面高了38.4%～60.5%。在RE3中，T坡面的全氮、全磷的輸移比分別比CK坡面高12.4%、17.8%。

3 討論

3.1 間作改變土壤養(yǎng)分的流失與沉積

間作是一種良好的水土保持措施，可以顯著減少甘蔗種植區(qū)坡面土壤及相關(guān)養(yǎng)分流失。本研究結(jié)果表明，單作甘蔗的野外巨型復(fù)合坡面上，土壤、全氮和全磷沉積主要發(fā)生在下坡和坡底2個(gè)坡位，而間作坡面在間作期間(RE1和RE2)的沉積位置是中下、下坡和坡底3個(gè)有間作措施的坡位，間作期結(jié)束后(RE3)則與單作坡面的沉積坡位相同。除了可以改變土壤、全氮和全磷的沉積位置外，間作還可以減少29.8%～38.0%的土壤、全氮和全磷凈流失量。蘇正安等在龍門山地震帶利用137Cs研究復(fù)合坡面土壤侵蝕與沉積狀況，與本研究對(duì)照坡面結(jié)果相似，即巨型坡面的土壤及相關(guān)養(yǎng)分的流失部位是坡頂、上坡、中上及中下4個(gè)坡位，沉積在下坡和坡底[14]。前人在徑流小區(qū)尺度上的研究沒(méi)有區(qū)分流失區(qū)和沉積區(qū)，通過(guò)直接比較間作與單作坡面土壤及相關(guān)養(yǎng)分的流失量來(lái)評(píng)價(jià)間作的水土保持效果，結(jié)果表明間作可以減少16.0%～99.6%的土壤及相關(guān)養(yǎng)分流失[10-12，26-27]，認(rèn)為間作可以通過(guò)增加覆蓋度，延長(zhǎng)覆蓋時(shí)間來(lái)削弱雨滴濺蝕能量，減緩徑流流速，從而減小降雨徑流剝離土壤的能力，來(lái)減少土壤及相關(guān)養(yǎng)分的流失[11]；或通過(guò)增加根長(zhǎng)、根表面積以及根體積來(lái)穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤滲透性的能力，進(jìn)而增強(qiáng)土壤抗沖性，減少水土流失[10，28]。除此之外，張曉云等的研究表明，間作還可以通過(guò)增加地上部冠層覆蓋度來(lái)減少水土流失[29]。在甘蔗種植區(qū)，地面凋落物覆蓋度和甘蔗根系密度與土壤及相關(guān)養(yǎng)分流失呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系[13]，所以在甘蔗生長(zhǎng)初期可能會(huì)有較大的土壤及養(yǎng)分流失，但間作正好彌補(bǔ)了這一不足，通過(guò)增加甘蔗生長(zhǎng)前期的地面覆蓋度與植物根系來(lái)減少、攔截和控制坡耕地土壤及相關(guān)養(yǎng)分的流失。

3.2 間作影響土壤養(yǎng)分的輸移比

土壤、全氮和全磷的輸移比在間作(T)與單作(CK)的坡面上有顯著差異，在間作期(RE1、RE2)和非間作期(RE3)也有顯著差異。在間作期間，T坡面土壤、全氮和全磷的輸移比與CK相比減少了26.2%～37.7%；在非間作期，T坡面土壤的輸移比與CK坡面無(wú)顯著差異，但全氮和全磷的輸移比卻與間作期相反。關(guān)于輸移比的研究主要集中在流域尺度或徑流小區(qū)的泥沙輸移比，土壤養(yǎng)分研究較少，流域侵蝕泥沙大部分會(huì)在坡面下部或者河道中沉積，只有10%～30%會(huì)從流域出口輸出[30]。張風(fēng)寶等利用7Be計(jì)算出坡耕地小區(qū)的泥沙輸移比在64.3%～97.9%之間，與本研究巨型坡面的輸移比(30.78%～54.48%)有所差別，可能是間作在RE1、RE2期間可以起到一種類似植物籬的作用，通過(guò)地面覆蓋物攔截，控制坡耕地土壤及相關(guān)養(yǎng)分的流失，進(jìn)而影響土壤養(yǎng)分的輸移比[31-32]。而在RE3期間，間作坡面的全氮、全磷輸移比均比前2次降水的輸移比大，可能是由于以下2個(gè)原因?qū)е碌模涸陂g作期間，坡上部流失的養(yǎng)分沉積在下部的3個(gè)坡位，泥沙養(yǎng)分的富集機(jī)制會(huì)增加這3個(gè)坡位的全氮和全磷含量；間作結(jié)束后坡面的中下坡位變?yōu)槿椎牧魇^(qū)，這在一定程度上會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)分流失變多，沉積變少，進(jìn)而增大養(yǎng)分的輸移比[33]；Shi等報(bào)道，當(dāng)植被蓋度增加后，有超過(guò)一半的7Be被吸附截留，當(dāng)間作結(jié)束后，甘蔗已處于伸長(zhǎng)期，此時(shí)的植被覆蓋度較高，會(huì)極大地高估土壤侵蝕速率，從而導(dǎo)致輸移比降低，所以在甘蔗已完全生長(zhǎng)后，7Be可能已不再適用于估算土壤和養(yǎng)分的輸移比[16]。總的來(lái)講，間作可以降低10.9%～17.3%的土壤、全氮和全磷輸移比，說(shuō)明在甘蔗種植區(qū)，間作的水土保持效果同樣顯著。

4 結(jié)論

間作可以改變土壤、全氮和全磷在復(fù)合坡面上的流失及沉積部位，間作期間，土壤、全氮和全磷的流失發(fā)生在坡頂、上坡和中上3個(gè)無(wú)間作的坡位，沉積在中下、下坡和坡底3個(gè)坡位。間作結(jié)束后，土壤、全氮和全磷流失與沉積的位置與無(wú)間作的對(duì)照坡面相同，流失在坡頂、上坡、中上和中下坡位，沉積在下坡和坡底。

間作能有效減少全氮和全磷在復(fù)合坡面上的凈流失量，降低其輸移比。間作期間，土壤、全氮和全磷凈流失量可以減少30.7%～44.4%；其輸移比降低了27.7%～37.7%。間作結(jié)束后，土壤、全氮和全磷凈流失量無(wú)顯著差異；而與對(duì)照坡面相比，土壤的輸移比也無(wú)顯著差異，但全氮、全磷的輸移比分別升高了12.4%、17.8%。總體來(lái)講，3次降水間作坡面總的土壤、全氮、全磷凈流失量分別比對(duì)照坡面減少了35.7%、38.0%、29.8%，平均輸移比分別降低了16.3%、17.3%、10.9%。因此，間作是一種良好的水土保持措施，可以顯著減少、攔截和控制甘蔗種植區(qū)的農(nóng)田土壤及養(yǎng)分流失。