不同生草模式下降雨強(qiáng)度對(duì)土壤氮磷淋溶特性的影響

摘要：為探討楊梅（Morella rubra L.）林中生草模式和降雨強(qiáng)度對(duì)氮、磷淋溶特性以及土壤養(yǎng)分的影響，本試驗(yàn)采用室內(nèi)淋溶柱法模擬不同林下生草模式[紫花苜蓿（Medicago sativa cv．WL525HQ）單作、鴨茅（Dactylis glomerata cv. Amba）單作和紫花苜蓿-鴨茅混作]，研究暴雨和大暴雨強(qiáng)度對(duì)淋溶過(guò)程（20、40、60 cm）中氮、磷流失以及土壤氮、磷養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明：生草模式的差異對(duì)淋溶氮流失通量有顯著影響，紫花苜蓿單作氮流失嚴(yán)重，60 cm處淋溶液中全氮和可溶性氮流失濃度較40 cm處孔隙水增加27%和29%，鴨茅單作能有效降低0-40 cm孔隙水和60 cm淋溶液中全氮和可溶性氮的濃度，60 cm較40 cm處均降低60%左右。生草模式和降雨強(qiáng)度能顯著影響磷流失通量，大暴雨強(qiáng)度下紫花苜?！喢┗熳鬏^紫花苜蓿單作、鴨茅單作分別減少70%和60%。相關(guān)性分析表明，淋溶液中總氮、可溶性氮、全磷含量與土壤速效氮相關(guān)，并且隨著降雨強(qiáng)度的增加，生草模式對(duì)速效氮的影響增大，大暴雨強(qiáng)度下紫花苜蓿—鴨茅混作后0-40 cm土壤速效氮含量最高為32.6 mg·kg-1，到60 cm處3種生草模式無(wú)顯著差異。研究表明，暴雨強(qiáng)度下。鴨茅單作對(duì)減少氮流失通量有顯著作用，大暴雨強(qiáng)度下紫花苜蓿—鴨茅混作根平均直徑和總根體積的增加，能提高土壤速效氮在20-40 cm處的截留，減少土壤中速效氮成分向深處的遷移，因此，推薦紫花苜?！喢?？昆作模式以減少極端降雨下氮、磷流失通量。

關(guān)鍵詞：林下生草模式；降雨強(qiáng)度；淋溶；氮磷流失

中圖分類(lèi)號(hào)：S153.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1672-2043（2024）07-1568-12 doi：10.11654/jaes.2023-0891

我國(guó)果樹(shù)栽培面積超過(guò)870萬(wàn)h hm2，產(chǎn)量超過(guò)7 200萬(wàn)t，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分。目前，果樹(shù)種植普遍采用清耕制度，果園中大面積土地裸露，并且很多地區(qū)果樹(shù)種植在坡地，降雨強(qiáng)度較大會(huì)加快土壤中養(yǎng)分物質(zhì)通過(guò)地表徑流和地下淋溶等途徑流失。

果園生草是在果園中人工種植適生的草本植物或保留果園原生植被，以低密度造林方式構(gòu)建結(jié)構(gòu)科學(xué)、物種合理的新型復(fù)層結(jié)構(gòu)，能有效控制面源污染，減輕臨水面山區(qū)水體的富營(yíng)養(yǎng)化。有關(guān)研究表明，在生草套作模式園地中，園內(nèi)儲(chǔ)水保土的效果較明顯，地表徑流量與照相比下降了32.36%-65.62%。平均土壤侵蝕量下降了47.81%-82.51%。隨著植被覆蓋的增加，水土流失相應(yīng)減少，徑流磷流失量降低30%-50%。在梨園實(shí)施生態(tài)覆草，連續(xù)4a的試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤速效氮、速效磷分別增加了39.1-76.4mg·kg-1和4.5-18.0 mg·kg-1。盡管目前已有的研究證實(shí)了林下生草在控制果園面源污染中的積極作用，但大多集中于生態(tài)栽培模式與清耕處理對(duì)比，而對(duì)不同生草模式效果的研究較少，這限制了對(duì)特定的栽培模式、果樹(shù)類(lèi)型及氣候類(lèi)型的最優(yōu)化應(yīng)對(duì)措施。

禾本科、豆科和菊科草本植物是果園生草中常用的種類(lèi)。禾本科根系發(fā)達(dá)，數(shù)量龐大的須根可以通過(guò)固定土壤黏粒促進(jìn)團(tuán)聚體的形成，提高土壤的抗蝕能力。豆科植物也因?yàn)槠涔痰芰Τ１挥糜诠麍@水土保持。研究表明，減緩徑流的效果依次為禾本科＞菊科≥豆科，攔截泥沙的效果依次為禾本科＞豆科＞菊科，減緩總氮流失的效果依次為禾本科≥菊科≥豆科，減緩總磷流失的效果依次為禾本科＞菊科≥豆科。但關(guān)于禾本科和豆科的種植模式對(duì)土壤養(yǎng)分淋失效果的研究較少。淋溶損失也是土壤養(yǎng)分流失的主要方式之一，淋溶一般在強(qiáng)降雨或不合理灌溉條件下發(fā)生，24 h降雨量高于50 mm的降雨即為暴雨等級(jí)，可以引起農(nóng)田淋溶產(chǎn)流。土壤中氮、磷的淋失形態(tài)一般為溶解性氮、磷，溶解性物質(zhì)都具有較強(qiáng)的移動(dòng)性，可隨水分的垂直遷移發(fā)生氮、磷淋溶損失。根據(jù)云南省紅河彝族自治州氣象局2009-2018年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，石屏縣全年暴雨極值大多出現(xiàn)在7月和8月，月平均降雨量分別在145 mm和160 mm，其中暴雨過(guò)程的平均降雨量在50-93 mm·d-1。石屏縣異龍湖湖體周?chē)降噩F(xiàn)有楊梅栽培面積超過(guò)5 300 hm2，占全市山地面積的1/3，存在極大的面源污染風(fēng)險(xiǎn)。

禾本科植物鴨茅（Dactylis glomerata l）因其致密的覆蓋度和發(fā)達(dá)的須根而被稱(chēng)為“果園草”，豆科植物紫花苜蓿（Medicago sativa L．）由于較強(qiáng)的適應(yīng)性也常用于植被恢復(fù)。因此，本試驗(yàn)采用室內(nèi)淋溶柱模擬試驗(yàn)，以不同生草模式，即紫花苜蓿單作、鴨茅單作和鴨茅—紫花苜?；熳?，研究暴雨和大暴雨對(duì)土壤中氮、磷淋失量的影響，探討不同生草模式下，土壤中氮、磷垂直遷移對(duì)降雨強(qiáng)度的響應(yīng)特征，以期為減少臨水面山生態(tài)休耕區(qū)和果園植被恢復(fù)區(qū)湖體污染的實(shí)踐應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤及植物來(lái)源

供試土壤采自云南省紅河哈尼彝族自治州石屏縣異龍湖南岸楊梅生態(tài)修復(fù)林（23°35＇36＂-23°48＇03＂N，102°19＇43＂-102°43＇06＂E），其理化性質(zhì)見(jiàn)表1。采集土壤樣品之前，在采樣點(diǎn)位處用鏟子清理組合在土壤表面的腐殖質(zhì)層，點(diǎn)位剖面深60 cm，每20cm采集樣品，樣品采集完成后用塑料袋運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。一部分盡量保持原狀填入淋溶裝置；另一部分經(jīng)自然風(fēng)干后分別過(guò)60、100目尼龍篩，測(cè)定土壤基本理化指標(biāo)。供試作物為鴨茅（Dactylis glomerata L．cv．Am-ba）和紫花苜蓿（Medicago sativa l WL525HQ），種子購(gòu)于北京正道有限公司，灌木為楊梅（Morella rubracv．Dongkui），一年生幼苗購(gòu)于昆明正新苗木基地。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 淋溶裝置

淋溶裝置設(shè)計(jì)18個(gè)，由高0.8 m、內(nèi)徑160 mm的PVC圓柱制成，用砂紙打毛實(shí)驗(yàn)柱內(nèi)壁以減少邊壁優(yōu)勢(shì)流。圓柱擺放在鐵架上后，底部先填入5 cm厚度的粗粒石英砂（3-10目，國(guó)藥）層，起到緩沖與防止出水口阻塞的作用，在粗粒石英砂層上鋪設(shè)一張內(nèi)徑160 mm的尼龍網(wǎng)（200目），防止土壤顆粒被沖刷人下部的石英砂層。供試土壤分層（0-20、20-40、40-60cm）等量填入淋溶裝置，使用配套的壓實(shí)錘將士柱壓實(shí)，確保填充土壤的質(zhì)量與填充的高度相匹配。填充土柱的同時(shí)，在對(duì)應(yīng)的出水口依次插入土壤水采樣器（Rhizon MOM，Rhizosphere），用于試驗(yàn)過(guò)程中土壤水樣品的采集，深度分別為裝置的25、45 cm處和圓柱底部，出水口間距為20 cm（圖1）。采樣時(shí)用注射器將采樣器清空，并抽真空，保持在降雨前＜80 kPa的狀態(tài)（依據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮赫{(diào)整）。

1.2.2 生草與降雨模式

試驗(yàn)利用室內(nèi)模擬土柱淋溶，構(gòu)建楊梅樹(shù)的3種林下生草模式，分別為楊梅+紫花苜蓿、楊梅+鴨茅、楊梅+紫花苜蓿+鴨茅模式，每個(gè)生草模式重復(fù)3次。在裝填好的淋溶裝置中，移栽長(zhǎng)勢(shì)一致的楊梅幼苗，期間正常澆水，待7d后，選取顆粒飽滿的鴨茅和紫花苜蓿種子，用1.5%的無(wú)水硫酸銅溶液消毒30 min，再用去離子水沖洗3次后播種在淋溶土柱中，播種深度為1.0 cm，鴨茅和紫花苜蓿播種比例為6：4，按照播種量分別為90、60 kg·hm-2，根據(jù)本試驗(yàn)淋溶裝置橫截面積0.02 m2計(jì)算，鴨茅和紫花苜蓿播種量分別為0.18 g和0．12 g。在植物生長(zhǎng)期間，每天下午6點(diǎn)給每柱澆灌去離子水100 mL，保持土壤濕潤(rùn)。待植物生長(zhǎng)60 d后，收集植物樣本測(cè)定植物根系形態(tài)。

根據(jù)紅河州氣象局2009-2018年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，石屏縣全年暴雨極值大多出現(xiàn)在7、8月，月平均降雨量分別在145 mm和160 mm，其中暴雨過(guò)程的平均降雨量在50-93 mm·d-1（數(shù)值來(lái)自紅河州暴雨時(shí)空分布特征分析），降雨量6h可達(dá)到50 mm，按照該地暴雨出現(xiàn)的頻率以及峰值，本試驗(yàn)選擇暴雨和大暴雨兩個(gè)降雨強(qiáng)度，結(jié)合《降雨量等級(jí)》（GB/T 28592_2012），降雨強(qiáng)度分為50、121 mm·d-1，共設(shè)計(jì)5次暴雨事件和一次極端暴雨事件，2個(gè)降雨強(qiáng)度分別重復(fù)3次，結(jié)合3個(gè)生草模式每個(gè)生草模式重復(fù)3次，該試驗(yàn)采用9+9=18的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方式。研究淋溶作用時(shí)需扣除地表徑流和蒸發(fā)損失量（按40%計(jì)），每間隔10 d進(jìn)行1次暴雨淋溶，共進(jìn)行5次，按照公式（1）計(jì)算，暴雨事件折算成單次淋溶水量為1L，每15 min淋溶去離子水200 mL。大暴雨事件只進(jìn)行1次淋溶，折算成淋溶水量為2.4 L，每15 min淋溶去離子水400 mL。單次淋溶結(jié)束24 h后收集孔隙水和淋濾液，測(cè)定氮、磷的淋出變化。

V=降雨量×3.14×R2（1）

式中：V為淋溶樣品體積，L；R為淋溶柱的內(nèi)直徑，m。

1.3 樣品收集

淋溶后及時(shí)多次收集孔隙水和滲濾液，24 h后統(tǒng)一收集在100 mL和1 000 mL聚乙烯瓶中，于4℃條件下保存。

草本植物生長(zhǎng)60 d后，將淋溶柱從四周垂直輕劃，避免傷害植物根系，小心將植物完整根系取出，去除土壤以及石塊附著物后，用去離子水沖洗根系3-5遍，待測(cè)定植物根系形態(tài)。

土壤樣品采于淋溶試驗(yàn)結(jié)束后第7天，將淋濾土柱中的土樣分層取樣，從上至下分別為0-20 cm（表層土），20-40 cm（中層土），40-60 cm（底層土）3層，土樣帶回實(shí)驗(yàn)室于室內(nèi)鋪平，自然風(fēng)干后研磨過(guò)20目和100目篩待用。

1.4 分析方法

1.4.1 水樣和土壤的測(cè)定

水中總氮（TN）、總磷（TP）分別經(jīng)堿性過(guò)硫酸鉀（HJ 636-2012）和過(guò)硫酸鉀消解（GB 11893-1989）后，采用紫外分光光度法測(cè)定，水樣經(jīng)0.45 μm水系濾膜，采用測(cè)定總氮和總磷的方法測(cè)定可溶性氮（DN）與可溶性磷（DP）含量。土壤經(jīng)硫酸消煮后，TN用全自動(dòng)凱氏定氮儀測(cè)定，速效氮（AN）用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；土壤用NaOH熔融后，TP用鉬銻抗比色法測(cè)定（700 nm），AP采用0.5 mol·L-1 NaHCO3浸提，比色法測(cè)定（700 nm）。

1.4.2 根系形態(tài)測(cè)定

使用掃描儀（Perfection V700，愛(ài)普生，印度尼西亞）掃描植物根系，然后用WinRHIZO軟件分析根總長(zhǎng)、根平均直徑、根總表面積和根總體積。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所得數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel 2010整理分析，用SPSS 23.0進(jìn)行單因素（one-way ANOVA）方差分析，Origin 2023b進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與圖形繪制，使用R studio中dplyr，linkET和ggplot2包進(jìn)行Person相關(guān)性和Mantel test相關(guān)分析的組合圖繪制。氮、磷流失通量按照公式（2）計(jì)算：

式中：Qi為第i個(gè)處理的某形態(tài)氮、磷累積淋失量，kg·hm-2；Cij為第i個(gè)處理第i次試驗(yàn)下某形態(tài)氮、磷濃度，mg·L-1；Vij為第i個(gè)處理第j次試驗(yàn)下淋濾液體積，L；5為土柱橫截面積，本試驗(yàn)為0.02 m2。

2 結(jié)果與分析

2.1 孔隙水及淋溶液中氮、磷含量及流量特征

由于孔隙水收集裝置無(wú)法收集孔隙水的準(zhǔn)確體積，因此只測(cè)量了24 h后不同深度的孔隙水氮、磷指標(biāo)。如圖2所示，在紫花苜蓿—鴨茅混作的條件下，20cm和40 cm處孔隙水的全氮（圖2A和圖2B）和可溶性氮（圖2E和圖2F）濃度低于紫花苜蓿單作和鴨茅單作（P＜0．05）。隨著土壤深度的增加（圖2C和圖2G），鴨茅單作后60 cm處的淋溶液中氮濃度最低。不同種植模式下，土層20、40 cm的孔隙水和60 cm處的淋溶液中全氮和可溶性氮濃度變化趨勢(shì)一致，其中2022年12月19日第4次的暴雨淋溶，不同深度的孔隙水和淋溶液氮濃度均有所上升。大暴雨條件下（圖2D和圖2H），土層20、40 cm的孔隙水與暴雨等級(jí)時(shí)相同，單作紫花苜?？紫端械娜涂扇苄缘獫舛茸罡哌_(dá)到72 mg·L-1和70 mg·L-1，單作鴨茅次之（P＜0.05）。隨著水分遷移至60 cm處，單作苜蓿的全氮和可溶性氮流失濃度持續(xù)增加，分別較40 cm處增加了27%和29%，鴨茅單作淋失液的全氮和可溶性氮濃度最低，較40 cm處降低了60%左右。

如圖3A和圖3E所示，隨暴雨次數(shù)的增加，苜蓿單作和苜蓿-鴨茅混作后0-40 cm處孔隙水中全磷和可溶性磷濃度呈“M”型變化，鴨茅單作時(shí)，第4次暴雨處理后20 cm處孔隙水中全磷和可溶性磷濃度均達(dá)到最大值，分別為1.8 mg·L-1和8.4 mg·L-1。除第1次外，每次暴雨淋溶后，不同種植模式在40 cm處的磷含量無(wú)顯著差異（P＞0．05）（圖3B和圖3F）。隨著水分遷移至60 cm（圖3C和圖3G），兩種植物混作后在前3次的暴雨中磷的淋失濃度較低，但在第4次暴雨后，3種種植模式下全磷和可溶性磷的淋失濃度均達(dá)到了最大值，其中混作模式最高為2 mg·L-1。大暴雨條件下，除了20 cm處孔隙水中可溶性磷濃度的變化，鴨茅單作后在土層20、40 cm和60 cm處的磷淋失濃度均是最大，總體上苜蓿單作對(duì)大暴雨引起的磷流失控制效果較好。

如圖4A所示，鴨茅單作時(shí)能較好地減少氮、磷通量，在暴雨和大暴雨強(qiáng)度下，較苜蓿單作分別降低了42.95%和82.22%，生草模式和降雨強(qiáng)度的交互作用對(duì)氮淋失通量有顯著影響（P＜0.001）。暴雨處理下，不同種植模式間磷流失通量無(wú)顯著差異（P＞0.05）。較苜蓿單作和苜?！喢┗熳飨啾?，大暴雨條件下鴨茅單作時(shí)的磷流失通量分別增加了2.3倍和1.4倍。種植模式、降雨強(qiáng)度及兩者交互作用均對(duì)磷的淋失通量有顯著影響（P＜0.001）。

2.2 生草模式和降雨強(qiáng)度對(duì)土壤氮、磷含量的影響

如圖5A、圖5B所示，5次暴雨淋溶后，隨土層深度的增加，3個(gè)生草模式的土壤全氮和速效氮含量逐漸減少，其中苜蓿單作后0-60 cm土層的速效氮含量最高（P＜0．05），在26-54 g·kg-1之間，較苜蓿和鴨茅混作高54%-63%。鴨茅單作、苜蓿和鴨茅混作時(shí)土壤中速效磷含量比苜蓿單作高，并且隨土層深度逐漸增加。大暴雨強(qiáng)度下，不同生草模式的土壤全氮和速效氮含量在0-20 cm含量最高，其中苜蓿單作顯著增加了0-60 cm土層中全氮的含量。苜蓿-鴨茅混作時(shí)0-40 cm的土壤速效氮含量顯著高于苜蓿單作，并且鴨茅單作、苜蓿-鴨茅混作時(shí)0-40 cm土壤速效磷含量顯著高于苜蓿單作。

土壤深度、生草模式、降雨強(qiáng)度以及三者之間的交互作用對(duì)土壤總氮、速效氮、總磷和速效磷的影響結(jié)果見(jiàn)表2，可以看出，3個(gè)影響因子無(wú)論單獨(dú)還是交互作用對(duì)土壤速效氮和速效磷含量均有顯著影響（P＜0．05）。生草模式、降雨強(qiáng)度對(duì)土壤總氮含量無(wú)顯著影響（P＞0．05），對(duì)土壤總磷影響顯著，并且兩者的交互作用對(duì)土壤總磷有顯著影響（P＜0．05）。

2.3 植物根系形態(tài)對(duì)生草模式和降雨強(qiáng)度的響應(yīng)

由表3可以看出，生草模式和降雨強(qiáng)度對(duì)鴨茅的總根長(zhǎng)和總根表面積無(wú)顯著影響（P＞0.05），對(duì)于同一生草模式，暴雨顯著增加鴨茅根平均直徑和總根體積（P＜0．05），說(shuō)明鴨茅根系對(duì)暴雨有一定的適應(yīng)抗擊能力?；熳髂Ｊ降母骄睆健⒖偢w積顯著高于單作（P＜0．05），說(shuō)明鴨茅+紫花苜蓿模式鴨茅根系生長(zhǎng)好于鴨茅模式。對(duì)于苜蓿根系形態(tài)特征，苜蓿單作無(wú)論在暴雨還是大暴雨條件下，總根長(zhǎng)、總根表面積、根平均直徑和總根體積都優(yōu)于混作模式。

2.4 氮、磷流失通量與土壤氮、磷特性的相關(guān)性分析

基于氮、磷流失通量，根系形態(tài)特征和氮、磷淋失來(lái)源，進(jìn)行了Pearson和Mantel分析，結(jié)果如圖6所示，水樣中總氮與可溶性氮濃度、總磷與可溶性磷濃度兩兩呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.001），土壤中速效氮、速效磷與水樣中總氮、可溶性氮呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），這說(shuō)明氮磷流失中主要以可溶態(tài)物質(zhì)流失為主，并且這些可溶態(tài)物質(zhì)主要來(lái)源于速效氮和速效磷。植物根系形態(tài)顯著改變了淋溶液中總氮、可溶性氮濃度和土壤中速效氮含量，從而影響氮、磷流失通量。

3 討論

3.1 生草模式和降雨強(qiáng)度對(duì)氮、磷淋失量的影響

植被是降低降雨勢(shì)能的重要功能層，且根系的吸收性能可以改善水質(zhì)。生草模式的不同影響著土壤養(yǎng)分的遷移，特別是涉及到水肥入滲時(shí)，植物種類(lèi)和形態(tài)特征尤為突出。試驗(yàn)表明，鴨茅根平均直徑、總根體積增加（P＜0．05），并且鴨茅單作能顯著降低0-40 cm和60 cm淋溶液中全氮、可溶性氮的濃度，暴雨強(qiáng)度下，較紫花苜蓿單作和紫花苜?！喢┗熳鹘档?0%-70%，在大暴雨強(qiáng)度下降低30% - 80%，生草模式對(duì)氮淋失影響顯著（圖3A），說(shuō)明禾本科植物鴨茅對(duì)暴雨及大暴雨強(qiáng)度下氮的淋溶有一定截留作用。豆科植物主要通過(guò)生物固氮來(lái)滿足其生育期內(nèi)對(duì)氮營(yíng)養(yǎng)的需求，禾本科植物通過(guò)吸收土壤中氮生長(zhǎng)，因此鴨茅單作對(duì)氮素流失的阻控效果優(yōu)于紫花苜蓿單作、苜蓿-鴨茅混作。與控制氮素淋失相反，鴨茅單作時(shí)20 cm土層處孔隙水全磷和可溶性磷濃度均高于紫花苜蓿單作、苜蓿-鴨茅混作。隨著降雨強(qiáng)度的增加，生草模式和降雨等級(jí)對(duì)磷的流失有顯著影響（圖4B），與鴨茅單作相比，苜蓿單作、苜蓿—鴨茅混作的淋溶液中全磷濃度降低了56%-72%，說(shuō)明紫花苜蓿對(duì)磷素截留作用更加顯著。降雨可以帶走土壤中大量未被土壤固定或作物吸收的氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，豆科作物根系可分泌大量有機(jī)酸，因而比非豆科作物具有更高的磷吸收量，豆科和禾本科作物間作可通過(guò)改變微生物量、磷酸酶活性、根際土壤pH、微生物群落結(jié)構(gòu)等活化土壤磷，緩解禾本科磷吸收，因此苜蓿—鴨茅混作減少了土壤中未被利用的磷素淋失，這與Li等的研究結(jié)果一致。在苜蓿-鴨茅混播的生草模式下，由于苜蓿吸收氮素減少，節(jié)約的土壤氮源可供鴨茅吸收利用，且苜蓿根系釋放的促進(jìn)活化磷物質(zhì)可促進(jìn)鴨茅吸收磷養(yǎng)分，減少因?yàn)榈两狄鸬牧紫拗疲@對(duì)降低土壤氮、磷的淋失和促進(jìn)土壤的可持續(xù)利用具有現(xiàn)實(shí)意義。

3.2 生草模式和降雨強(qiáng)度對(duì)土壤氮、磷含量的影響

不同生草模式和降雨強(qiáng)度對(duì)土壤全氮含量有顯著影響（表2）。暴雨強(qiáng)度下，苜?！喢┗熳?-60 cm土壤全氮含量顯著高于苜蓿單作、鴨茅單作，在大暴雨強(qiáng)度下，不同生草模式只在20-40 cm土壤全氮含量存在差異，而其他土層中全氮含量不隨生草模式的變化而發(fā)生改變。同時(shí)在大暴雨強(qiáng)度下，苜?！喢┗熳魍寥乐袑?duì)速效氮和速效磷含量的保留作用可能比暴雨強(qiáng)度下效果更為顯著，20-40 cm土壤速效氮含量和速效磷含量較苜蓿單作分別增加了27%和23%，說(shuō)明苜蓿-鴨茅混作在土壤養(yǎng)分垂直遷移過(guò)程中，將更多的速效養(yǎng)分截留在20-40 cm土層中，這可能主要是因?yàn)橹参锏母敌螒B(tài)。降雨強(qiáng)度在土壤流失中起主導(dǎo)作用，隨著降雨強(qiáng)度的增加，土壤顆粒離散程度增加，導(dǎo)致養(yǎng)分與微團(tuán)聚體的結(jié)合能力加大，大暴雨強(qiáng)度下混作中鴨茅的根平均直徑和總根體積均是最高（表3），而根系形態(tài)的改變影響了土壤顆粒的黏附性，因此試驗(yàn)中，可能是通過(guò)鴨茅根系的作用減少了土壤中顆粒態(tài)養(yǎng)分的遷移。

3.3 淋溶過(guò)程土壤氮、磷含量與氮、磷流失的關(guān)系

林下生草被證明是有效減少地表徑流的措施之一，雖然土壤中氮、磷含量的增加可能會(huì)改善土壤的功能和深層土壤氮沉積，但隨著雨水淋溶后，氮、磷物質(zhì)最終會(huì)進(jìn)入周?chē)w，造成面源污染。相關(guān)性分析表明（圖6），淋溶液中總氮、可溶性氮濃度與土壤速效磷（P＜0．01）、速效氮（P＜0．05）含量顯著負(fù)相關(guān)，說(shuō)明總氮和可溶性氮的淋出量受土壤速效養(yǎng)分變化的影響更為顯著。速效氮可以直接供植物根系吸收，并且植物根系形態(tài)與土壤速效氮顯著相關(guān)，這與前人研究結(jié)果一致，土壤速效氮的變化會(huì)改變作物的根長(zhǎng)與莖尖生物量的比率。試驗(yàn)表明，磷流失通量也受淋溶過(guò)程中總氮和可溶性氮的影響，土壤中磷素和植物根系的存在都會(huì)刺激氮以N2O的形式流失，同時(shí)也會(huì)增加土壤中氮的滯留量，這說(shuō)明植物根系形態(tài)可能間接改變淋溶過(guò)程中總氮、可溶性氮濃度，從而影響氮、磷流失通量。由于本試驗(yàn)未涉及氮、磷的流失形態(tài)，不同流失形態(tài)可能發(fā)生的其他效應(yīng)有待于進(jìn)一步探討。

4 結(jié)論

（1）生草模式和降雨強(qiáng)度顯著影響土壤中速效氮、總磷、速效磷的含量，大暴雨強(qiáng)度下苜蓿單作土壤中速效氮含量最低，暴雨強(qiáng)度下紫花苜蓿-鴨茅混作的模式能提高0-60 cm土層全氮、全磷含量，并能將速效氮和速效磷截留在20-40 cm土層中。

（2）不同生草模式下的根系形態(tài)影響土壤速效養(yǎng)分的流失，鴨茅的根系能有效降低暴雨及大暴雨強(qiáng)度下全氮和可溶性氮流失，鴨茅單作較紫花苜蓿單作氮淋失通量降低40%- 80%，大暴雨強(qiáng)度下紫花苜蓿-鴨茅混作磷流失通量較鴨茅單作降低60%。綜合而言，推薦紫花苜蓿-鴨茅混作作為淋溶過(guò)程減少氮、磷流失通量的生草模式。

基金項(xiàng)目：云南省科技計(jì)劃項(xiàng)目（202203AC100002）