课题来源于陕西省自然科学基础研究计划项目，项目编号2014JQ5175。

    研究目的和意义：通过野外模拟降雨试验，分析不同坡面植被格局下径流-泥沙-养分流失过程及其差异，研究不同植被格局的泥沙拦截能力，揭示不同土壤深度下的壤中流及养分变化过程，阐明坡面植被格局对土壤养分流失的迁移调控机理，优化土石山区坡面植被布局，对丹汉江水源区坡面土壤养分流失控制和调水水质安全有重要的现实意义。

    主要论点和论据如下：

    1 研究了坡面不同土壤深度下土壤含氮量与土壤颗粒的关系

    不同土壤深度下土壤含氮量与土壤颗粒特征有极显著关系，不同土地利用土壤粉粘粒含量随土壤深度的增加而增大。土壤全氮在0-20 cm土层与中粗砂粒呈极显著正相关(P<0.01)，土壤颗粒分形维数和土壤全氮在20-60 cm土层均与土壤粉粘粒含量呈极显著正相关(P<0.01)；不同土层下土壤粉粘粒含量平均值均表现为农地>林地>草地，不同植被类型间土壤颗粒分形维数亦存在显著差异（P<0.05），但10-20 cm土层的土壤颗粒分形维数更能代表不同土地利用的差异；土壤颗粒分形维数与坡度呈显著负相关（P<0.05），与坡向和海拔无显著相关性；不同土地利用下0-10 cm土层每平方米土壤粉粘粒含量表现为农地>林地>草地，分别为74.71 kg/m2，71.54 kg/m2和70.23 kg/m2。

    2分析了氮素随径流的迁移转化过程及污染负荷特征

    径流水质中主要是总氮含量超标，且硝氮含量均大于氨氮含量；当坡耕地坡度大于25°时，氮素流失严重，水质极差；氨氮、硝氮和总氮的年均径流流失模数均表现为农地>草地>林地，农地、草地和林地的总氮年均径流流失模数分别为0.36、0.22和0.09 t km-2 a-1。林地、草地和农地的总氮浓度均较大，超过Ⅴ类水水质标准限值，但农地产流量和土壤侵蚀量大，致使农地的非点源污染最为严重，而林草地的水源涵养作用主要体现在蓄水及减轻洪灾，使降水大部分以壤中流形式流出，从而降低了氮素浓度，净化了水质。

    3揭示了不同土壤深度下的壤中流及养分变化过程

    坡面地表径流产流量表现为大雨强>中雨强>小雨强，套种小区较玉米小区能平缓地表径流过程，且能够减小中小雨强下的地表径流量。玉米小区和裸地小区在小雨强下的坡面径流磷素浓度均值相对高于大中雨强下的径流磷素浓度均值，径流磷素浓度均值在小雨强时表现为裸地小区>玉米小区>套种小区，套种小区能降低小雨强下的径流磷素浓度。玉米小区和裸地小区的壤中流磷素浓度均值在小雨强时均大于大中雨强下的壤中流磷素浓度均值；在不同雨强下，地表径流中磷素的流失量远大于壤中流磷素的流失量。玉米小区和裸地小区的磷素流失总量均随降雨强度的减小而降低，在相同雨强下，玉米小区的磷素流失总量总体大于裸地小区的磷素流失总量。

    4 阐明了土壤养分在坡面径流和壤中流中的流失规律

    花生（PL）、玉米(CL)、花生套种(TCP)和裸地(BL)的地表径流量大小依次为BL＞CL＞PL＞TCP，不同种植方式下产沙量的排列次序为裸地＞玉米＞花生＞玉米和花生套种；除玉米和花生套种外，花生、玉米、裸地在产流结束前地表径流中总氮、硝态氮、铵态氮浓度基本达到稳定状态。不同种植方式下的氮素流失量表现为玉米和花生套种＜花生＜玉米＜裸地，泥沙氮素流失量随作物格局变化逐渐增加，分别为4.0、23.4、80.5、937.1mg。

    不同农作方式下的地表径流总量大小依次为裸地>秸秆覆盖>50%玉米+50%花生>50%裸地+50%花生>花生，其中裸地径流量增长速度最快；径流中磷素浓度大小依次为50%裸地+50%花生>50%玉米+50%花生>100%花生>裸地>秸秆覆盖，坡面磷素的流失随时间及沿坡面变化均呈现不同规律，其中裸地条件下总磷流失浓度随时间及沿坡面均增加较大。总之，氮素主要随径流以硝态氮流失，磷素主要随泥沙流失。

    创见与创新：

    （1）丰富了土石山区坡面径流及壤中流体系。

    （2）完善了植被格局对土壤养分迁移的调控理论。