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土壤侵蚀被认为是全球重点关注的环境问题，威胁着土壤功能和可持续发展[1-2]。目前，有关土壤侵蚀的研究已从流失动力、过程和机理的剖析延伸至全球和区域性土壤侵蚀评价[3-4]、人类活动对土壤侵蚀的影响[5]，土壤侵蚀与面源污染、养分循环及全球变化等几个方面[6-7]。土壤侵蚀具有很强的空间变异性。对于地球系统的缩微——流域而言，大流域尺度上，土壤侵蚀主要受地理位置、地形地貌、土壤母质和气候条件等多因素的差异影响；而小流域尺度上，不合理的土地利用对土壤侵蚀和氮磷流失具有更为显著的放大效应[5-6]。一般认为，小流域是开展土壤侵蚀研究的基本单元，土地利用是其自然和人为活动的综合表征[3]。因此，小流域尺度范围的土壤侵蚀和养分流失及其对土地利用响应的有关研究已成为全球环境变化研究的前沿问题。
当前，我国土壤侵蚀和养分流失方面的研究聚焦于黄土高原区和东北黑土区等侵蚀严重区域[4,8]，而以轻、中度侵蚀为主的南方红壤丘陵区的有关研究相对不足[9-10]。事实上，我国南方红壤丘陵区约占全国土地面积的21%，具有地形起伏大、降雨侵蚀力强，土地利用强度高等特点，加上土壤承载侵蚀的本底浅薄（土体及其岩石风化层厚度仅为黄土厚度的2%—10%），土壤侵蚀和养分流失的“相对流失量”和潜在危害更大[6,11]。因此，结合多个南方红壤丘陵小流域，开展土壤侵蚀和养分流失对土地利用响应的进一步研究具有重要科学意义。
闽北为我国典型亚热带红壤丘陵区，是我国18个重点生态脆弱区之一[12]，又位于闽江上游，其土壤侵蚀和养分流失影响着闽江流域的生态环境、洪涝安全和水体质量。研究表明，不合理的土地利用是造成闽北土壤侵蚀加剧的主要原因[9,11]，然而，有关该区域土壤侵蚀和养分流失对土地利用响应的同步报道较少，也缺乏两者数量关系的深层次剖析[9,13-14]。核素示踪法具有快速简便、量化程度高、结果可靠等优点，适于小尺度范围的土壤侵蚀的定量化表征，并以137Cs应用最为广泛和成熟，可以很好地建立对应土地利用类型土壤侵蚀和养分流失的关系[6,10,13,15]。因此，基于137Cs核素示踪，以闽北山区多个小流域为对象，开展土地利用对土壤侵蚀和养分流失影响的示踪，定量揭示不同土地利用类型下土壤侵蚀量和养分流失量，为我国南方红壤丘陵区小流域水土保持和非点源防治提供科学参考，有利于土地利用结构和农业结构的优化调整，对改善流域生态环境具有重要意义。
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闽北为福建省北部的简称，素有“福建粮仓”和“南方林海”之称，一般指福建省南平市，包括延平区、建阳区、武夷山市、建瓯市、顺昌县、浦城县、光泽县、松溪县、政和县和邵武市，面积共占26280.54 km2。该区域属于仙霞岭——武夷山生态脆弱区，降雨丰富且集中，多年平均降雨量为1500—2500 mm，降雨侵蚀力因子（R）数值普遍较高。其中，武夷山市R值最高，达到461.5 MJ·mm·（ hm2·h·a）−1；政和县R值最低，为367.6 MJ·mm·（ hm2·h·a）−1[9,14]。在亚热带湿润性气候影响下，该地区形成了以石英砂和黏土为主要成分的风化壳，结构松散，抗蚀能力弱。同时，红壤为该区域土壤的主要类型，占土地总面积的75.32%，其侵蚀面积为各类土壤总侵蚀面积的88.34%[14]。
闽北水库集中分布于武夷山市，因此，以武夷山两个主要小型水库：楮树下水库（简称CSX）和古亭水库（简称GT）小流域为研究对象（图1）。CSX流域位于兴田镇（2013年福建省挑选的百个水土侵蚀重点乡镇之一，山地资源开发力度大，土壤侵蚀居全市之首）西郊村的楮树下自然村上方，坝址以上集雨面积10.7 km2。水库于1978年6月竣工，水库水面0.175 km2。GT流域位于武夷山市五夫镇（2020年入选为省级乡村治理示范乡镇）古亭村，坝址以上集雨面积35.29 km2，1965年5月竣工，库面0.19 km2。
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土壤137Cs背景值的确定是其示踪土壤侵蚀的关键性问题。理想背景值参照样地应选择于近40年来未受到较大扰动，且未受明显侵蚀或沉积的地势平坦区域[16-17]。同时，从背景值研究区域中，随机采集7个或以上的土壤样点的137Cs平均比活度作为其背景值[17]。因此，于武夷山国家公园内的山顶平坦处、植被覆盖良好且地表枯落物层完整的地面，随机采集8个土壤样点（采样深度为0—60 cm），测试137Cs比活度（验证了采样深度40 cm以下土层的137Cs比活度很低，与上层相比可以忽略），并取其平均值1823.94 Bq·m−2为研究区土壤137Cs的背景值，见表1。
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根据研究区地形地貌及土地利用现状，将土地利用类型分为林地、茶园、草地、裸地、旱地和水田6种，涉及采样样地共计74个，其中CSX流域36个，GT流域38个，详见图1和表2。根据背景值采样情况及已有研究经验，土壤137Cs集中于分布于土壤表层，深耕土壤一般为地表以下30 cm范围内，非耕地则一般为15 cm内[6, 17-19]。因此，以柱状采样器采集地表以下40 cm范围内的土样。结合研究区的现场调研与GPS定位，以梅花形进行布点，兼顾每个样地的上、中、下坡位采集对应深度土样，按照 5 cm分层测试137Cs比活度，以展示其0—40 cm的剖面含量；同时，采集0—20 cm、20—40 cm的土样，测试土壤表层和底层137Cs和养分含量，以计算对应的土壤侵蚀量和养分流失量。
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土壤容重采用环刀法测定，总有机碳（TOC）采用高温外热重铬酸钾氧化-容量法，总氮（TN）采用凯氏定氮法测定，总磷（TP）采用碱熔-抗钼锑分光光度法[20]。137Cs测试分析以南京师范大学地理科学学院高纯锗探测器γ谱议（GWL-120-15，ORTEC，USA）测定，于661.6 keV处的γ射线谱峰面积读取137Cs比活度[6,19]。
运用相关公式将137Cs测试比活度转换为面积活度[21]，并采用土壤侵蚀[15]和养分流失[13]模型依次计算土壤侵蚀量和养分流失量。具体如下：
首先，将测试的土壤137Cs比活度转化成面积活度[21]：
式中，A为采样点137Cs的面积活度，Bq·m−2；n为采样层数；i为采样层序号。Ci为第i采样层的137Cs比活度，Bq·kg−1；Bi为第i层的土壤容重，g·cm−3；Di为第i层的深度，m。
其次，采用Zhang提出的耕地和非耕地土壤侵蚀模型计算对应地类的土壤年均流失厚度，该模型在我国南方红壤丘陵区应用广泛[15]。
其中，耕地土壤流失厚度计算公式如下：
式中，
$ \Delta H $ 为土壤流失厚度，cm；H为犁耕层厚度，cm；通常取值为20 cm；A0为137Cs背景值，Bq·m−2；t为采样年份，研究区采样为2019年。文中耕地主要包括旱地和水田。非耕地土壤的侵蚀计算则假设137Cs在该地类土壤随深度的分布不受时间影响，其土壤流失厚度为：
式中，λ为137Cs深度分布的剖性指数（无量纲），通常取值为0.27至0.32，本文取值0.3[6,10]。
在不同地类土壤流失厚度计算基础上，计算对应的土壤侵蚀量，具体公式如下：
式中，E为采样点土壤侵蚀量，t·km−2·a−1；B为采样点土壤剖面的平均容重，g·cm−3。
最后，采用张燕等[13]建立的土壤养分流失模型计算土壤养分流失量：
式中，L为采样点土壤养分流失量，t·km−2·a−1；N为采样点发生流失厚度范围内土壤的平均养分含量，g·kg−1；其它指标同上。
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利用Excel进行数据的统计分析，并以Origin9.0软件作图。
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从图2可以看出，研究区6种土地利用类型的土壤137Cs剖面活度变化趋势较大。在CSX流域与GT流域中林地的137Cs比活度剖面分布均呈指数变化趋势，其中0—5 cm土壤137Cs比活度最高，说明未发生或发生微度侵蚀现象。而裸地的137Cs比活度随土壤深度的增加（0—15 cm）先上升，而后（>15 cm）呈现出下降趋势，且大于25 cm土壤深度的137Cs比活度呈现出0的现象。土壤137Cs活度理论值应该大于0。但是研究区裸地土壤137Cs比活度在大于25 cm土壤深度出现低于0的现象，可能因为137Cs常吸附在土壤细颗粒上，不易被淋溶和植物吸收而损失，只能随土壤颗粒发生机械迁移，当土壤遭受较强侵蚀时会导致土壤细颗粒大量流失，导致137Cs比活度低于仪器的绝对探测效率[22]。草地与裸地的137Cs比活度剖面分布具有一定的相似度，总体随深度的增加呈指数分布。水田在表层0—20 cm内137Cs分布较为均匀，这种在耕层深度内出现的均匀状态主要与犁耕作用有关。与其他土地利用类型所不同，茶园137Cs比活度主要分布在30 cm以上，但CSX流域中茶园137Cs比活度远低于与GT流域中茶园137Cs比活度，这与茶园在两个小流域内的管理、种植模式有关。
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研究区不同土地利用类型土壤137Cs含量分布见图3。研究区不同土地利用类型土壤0—40 cm范围的137Cs总量分布存在较大差异，随着深度的变化137Cs的含量呈现逐渐降低的趋势，与多数研究相一致[15-18,22]，但如果研究区域在山顶具有缓坡或山脚具有陡坡，规律则相反[23]。同时，研究区耕地137Cs垂向分布差异性较小，与其耕作的长期混匀作用有关；非耕地的垂向差异性大。这一现象较为普遍，包括黑土区[22]、黄土高原[24]和红壤丘陵区[10]等都有类似现象。因人为耕作常发生在0—15 cm耕作层，因此137Cs在该范围内呈均匀分布，在15 cm以下逐渐递减，并可能在30 cm处出现次高峰，主要是水田耕层经过翻耕土质疏松，渗水性强，使得泥沙随水流在30 cm处的犁底层积淀，形成次高峰有关；而非耕地则随土层深度的增加呈指数递减分布，且主要分布在25 cm以上土层，25 cm以下土层分布极少，并且67%的137Cs聚集在5—15 cm土层[10,13]。此外，土壤137Cs比活度分布还受多种因素影响，如气候条件、植被、地形等[22]。总体而言，137Cs作为核爆炸试验的产物，来源受限，多年来土壤137Cs含量也在不断衰减，土壤水分和有机质的影响使其在土壤剖面的迁移受到限制，导致137Cs主要分布于土壤表层或耕作层[18].
相比而言，CSX流域土壤137Cs总量均值分布规律为：水田最大，林地、草地和旱地次之，裸地和茶园最小。GT流域水田和林地137Cs总量均值最大，草地和茶园次之，且明显大于旱地和裸地。其中，两个流域的水田137Cs总量最大，且变异系数最小（不到1%），这与研究区水田所占的地势地貌较为一致，基本为相对低凹处，并与水田四周设有较高田垄的水土保持措施有关。两个流域相比，同种土地利用类型土壤137Cs总量在邻近山区小流域内也存在一定差别，尤其是CSX流域茶园土壤的137Cs总量均值远小于GT流域茶园土壤的137Cs总量均值，这与不同流域茶园种植方式多样有关。
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表3汇总了研究区土壤侵蚀量分布数据。研究区裸地的土壤侵蚀量最大，且空间变异系数最小，反映了在较小地理位置范围内，裸地地质、地貌、地形等自然背景相近，整体发生侵蚀情况也较为相近。研究区水田土壤侵蚀量最低，最大值范围控制在10 t·km−2·a−1以内，且有一处采样点出现了土壤沉积，虽然其表层土壤137Cs含量明显低于林地，但是其深层土壤137Cs含量较高，且耕地和非耕地的土壤侵蚀原理及计算公式的不同，所以水田呈现的整体土壤侵蚀量更低[17]，也反映出水田侵蚀与其地形地貌及田垄保护有着重要关系。茶园在研究区不同流域的土壤侵蚀量呈现明显差异，其中，CSX流域茶园土壤侵蚀量为789.48—1616.38 t·km−2·a−1，该流域对茶园开发力度大，盲目追求产量，茶园经营管理参差不齐，茶园土壤侵蚀量仅次于裸地；而GT流域茶园不是其主要经济作物，茶园规模较小，茶山开发和利用强度弱，其土壤侵蚀量范围为85.17—754.56 t·km−2·a−1，次于旱地和裸地。此外，林地土壤侵蚀量数值差别也较大，数值在CSX和GT流域分别为3.08—317.62 t·km−2·a−1和1.79—122.80 t·km−2·a−1，平均为99.41 t·km−2·a−1和52.19 t·km−2·a−1。这与研究范围内不同采样点的地形地貌、植被类型、植被覆盖度、年龄结构及群落结构等有关[19]。GT流域的林地种植年龄更长久，天然阔叶林保存的面积比例更大，植被覆盖度和群落结构更好，水土保持优势凸显。整体而言，研究区森林覆盖率约占80%，近地表植被对降雨侵蚀的削减作用强，但“空中绿化”和“林下流”的特征却较为普通，可能主要是植被结构差异诱导了降雨及水土流失过程，多层次植被结构比单一层状植被的水土保持更具优势，因此，人工林的水土保持效果较原始天然林明显削减[9,24]。因此，土壤侵蚀受微地貌、土地利用类型及其人为管理强度等多方面的共同影响。
根据中国水利部颁发的《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190-96）[25]可以判断出，研究区土壤侵蚀以裸地最为突出（土壤侵蚀量范围为866.11—1809.52 t·km−2·a−1），皆为轻度侵蚀程度（500—2500 t·km−2·a−1）；旱地（137.25—796.43 t·km−2·a−1）和茶园（85.17—1616.38 t·km−2·a−1）次之。其中，人为干扰下茶园土壤侵蚀量空间差异显著，其在CSX流域内均属于轻度侵蚀程度，在GT流域内大多数属于微度侵蚀程度范围内（＜500 t·km−2·a−1），少数茶园也出现轻度侵蚀。其余用地类型中，草地和林地发生了微度侵蚀，属于研究区土壤侵蚀允许范围（＜500 t·km−2·a−1）[9]；水田基本不发生侵蚀。通常认为，除了土地利用类型的差异，微地貌是影响小流域内部土壤侵蚀的主要因素[17]。红壤丘陵区以坡耕地为主。研究区样地未出现中度或以上级别的侵蚀侵蚀，主要是因为采集时进行了不同坡位（坡上、坡中和坡下）的混合，避免了不同坡位的侵蚀差异性，突出不同土地利用类型样地间的整体差异性和代表性。因此，研究区土壤侵蚀以微度为主。除茶园外，水田、林地、草地的水土保持效果较好，旱地和裸地水土流失较严重情况符合红壤丘陵区的水土流失特征[26]。
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由图4可知，不同土地利用类型土壤TOC通常具有表面富集现象。研究区林地、茶园和草地TOC含量垂向下降趋势明显，而在耕作土壤中旱地和水田分布相对均匀。因为前者对应的植被覆盖和群落结构通常更加稳定，植物凋落物与其繁杂的根系能够为土壤提供丰富的TOC，作为非耕作土壤上下层土壤性质差别大，进一步降低了TOC的向下迁移。耕作土壤（旱地和水田）由于深耕、翻耕等行为促进土壤上下层混合，导致耕地土壤TOC含量垂向有分布较为均匀[19]。此外，耕地上层土壤TOC含量低于非耕地，可能是因为深耕、翻耕、施肥等农作活动，疏松了土层结构，一方面促进土壤微生物的生长繁殖和有机质的分解逸散，另一方面可能导致土壤侵蚀加重并携带TOC流失；而底层土壤TOC含量均值大小比较则表现为：林地、水田和草地高于茶园和裸地，旱地土壤最为贫瘠。
流域对比而言， CSX流域林地和茶园表层土壤TOC含量（均值分别为43.06、33.60 g·kg−1）明显低于GT流域对应用地类型的表层土壤TOC含量（49.23 g·kg−1和39.28 g·kg−1），但其对应的底层土壤TOC含量则较为接近（22.48 g·kg−1和16.31 g·kg−1、24.37 g·kg−1和16.78 g·kg−1）。由此可见，较小地理空间范围内，研究区林地和茶园土壤TOC含量的差异主要存在于表层土壤。
研究区土壤TN含量的垂向分布类似TOC呈下降趋势，且表层土壤TN含量均值大小排序基本同表层土壤TOC（图4），由于红壤丘陵区表层土壤TN约有95%的N存在于有机质中，因此研究区表层土壤TN和TOC具有很好的同步性和显著相关性一致[10,27-28]。然而，底层土壤TN含量均值大小在两个流域出现差别，其中CSX流域表现为：耕作地高于非耕作地（草地、林地、裸地）；但是GT流域林地底层土壤的氮素含量高于其他用地类型土壤。其中，非耕地土壤表层TN累积更多归结于土壤动植物残体的分解，对于水土保持功能较好的林、草地因其拥有丰富的植被凋落物，随着土壤深度的增加，枯落物及动植物残体很少进入底层，且土壤底层的营养物被根系吸收用于光合作用而消耗，因此TN累积更倾向于土壤表层[13,19]；耕地土壤氮素的输入主要依赖于人工氮肥的施用，受翻耕行为影响，容易造成表层土氮肥的转化挥发而损失[19,25]；同时受翻耕和氮肥施加强度等差异影响，底层土壤TN的渗透和迁移行为容易产生变化。因此，受土壤动植物残体累积、耕作措施以及翻耕和氮肥施加强度等差异影响，底层土壤TN的渗透和迁移产生了变化，因此，土壤底层TN与TOC含量分布规律不相一致。
由图4可知，磷素作为沉积性元素，在研究区土壤剖面的降幅较TOC和TN明显减少，一方面，可能是磷素为沉积性元素，自然来源主要由母质类型和成土条件控制，磷的总量和形态具有一定稳定性；另一方面，磷易吸附于土壤颗粒且停留时间较长，迁移性较弱[22]。不同剖面土壤TP含量均值整体表现为耕作地土壤高于非耕作地。其中，林地、草地、裸地的TP含量分布较为稳定，而不同茶园受人为干扰波动影响差异较大，水田的深耕和旱地的相对浅耕也导致了土壤剖面TP含量的垂向变动。由此可见，不同生源要素性质、土壤母质、植被覆盖、植被类型、群落结构、耕作方式、化肥施用等多方面因素都可能造成土壤TOC、TN和TP含量的空间差异。
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研究区土壤侵蚀程度以微度为主，采样地土壤年均流失厚度最大值为0.14 cm。考虑土壤侵蚀的厚度较少，以表层土壤（0—20 cm）养分流失量来表征其年均养分流失量，更能体现研究区近期土壤养分流失的实际情况。由表4可以看出，不同土地利用类型土壤年均养分流失量存在几倍甚至几十倍的数值差距[13,19]。事实上，土壤养分流失量一方面与土壤侵蚀量紧密相关，另一方面还取决于土壤养分含量的高低[6,22]。只有同时满足土壤侵蚀量高（低）且对应地类土壤养分丰富（贫乏）的前提，与之对应的土壤养分流失量才高（低），否则视具体的自然和人为因素影响而异。
具体而言，茶园土壤TOC和TN流失最为突出，裸地和旱地较严重，草地和林地次之，水田最低。CSX流域茶园土壤TP年均流失量（范围为0.53—1.33 t·km−2·a−1）也远高于其他用地（最大值0.48 t·km−2·a−1）；而GT流域TP流失量均值与土壤侵蚀量均值排序一致。相比而言，茶园土壤养分流失与侵蚀是研究区重点关注的土地利用类型。其中，CSX流域茶园土壤TOC、TN、TP流失量均值分别为38.16、3.18、0.81 t·km−2·a−1，而GT流域茶园土壤对应为14.29、1.02、0.22 t·km−2·a−1。虽然CSX流域茶园表层土壤TOC和TN含量均值要略低于GT流域的茶园对应养分均值，但是前者土壤侵蚀量均值为GT流域的3.2倍，所以，茶园在两个流域内的土壤养分流失量均值存在着几倍的数量关系（CSX流域茶园土壤TOC、TN和TP流失量均值分别为GT流域茶园的2.67、3.12、3.64倍）。这与茶园选址、种植规模和密度、茶农管理等多方面差异化引起的土壤侵蚀和养分累积差异有关[9]。由此可见，人为干扰越强的CSX流域茶园土壤碳氮磷随其土壤侵蚀输出潜力大。因此，红壤丘陵区茶园的土壤侵蚀和养分流域受人为活动影响大，应加强敏感区域茶园的生态管理。
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（1）研究区耕地和非耕地土壤剖面中137Cs比活度分布呈现明显的差异。在非耕地中137Cs比活度随深度的增加呈指数递减分布。在耕地中，由于受到人类耕作活动的影响，137Cs比活度在土壤剖面中呈现相对均一分布的特征。
（2）研究区土壤137Cs含量和侵蚀量分布受到土地利用类型及其流域间土地利用强度差异的共同影响。其中，裸地的土壤侵蚀量大，水田的土壤侵蚀量最低；林地和茶园的土壤侵蚀量空间变异大。整体而言，研究区土壤侵蚀以微度为主。
（3）土壤TOC、TN、TP含量具有不同程度的表聚现象，前两者主要来源于植被凋落物，非耕地更为丰富、耕地次之，裸地最为贫瘠；后者因人为的补偿作用，耕地含量高于非耕地（除茶园外）。受翻耕和施肥等人为干扰的差异影响，底层土壤养分含量变异性更大。
（4）茶园土壤的TOC和TN流失最为突出，裸地和旱地较严重，草地和林地次之，水田最低（CSX流域TP流失规律相同）；但GT流域茶园TP流失量要次于裸地和旱地。其中，人为干扰越强的茶园土壤侵蚀和养分输出潜力大，是研究区重点关注的土地利用类型。
土地利用对红壤丘陵区小流域土壤侵蚀和养分流失的影响
Effect of land use on soil erosion and nutrient loss in small watershed of red hilly soil
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摘要: 以南方红壤丘陵区两个邻近小流域为对象，结合野外测试、数理模型及137Cs示踪技术，系统分析了各流域土地利用对土壤侵蚀、养分含量及流失量的影响。结果表明，研究区土壤137Cs集中分布于0—40 cm土层，背景值为1823.94 Bq·m−2。土壤侵蚀以裸地最为突出（土壤侵蚀量范围为866.11—1809.52 t·km−2·a−1），旱地（137.25—796.43 t·km−2·a−1）和茶园（85.17—1616.38 t·km−2·a−1）次之，其中，人为干扰下茶园土壤侵蚀量空间差异显著，草地和林地的土壤侵蚀量皆在允许侵蚀范围内（＜500 t·km−2·a−1），水田基本不发生侵蚀。土壤有机碳（TOC）、总氮（TN）、总磷（TP）含量具有不同程度的表聚现象，前两者主要来源于植被凋落物，后者受施肥影响为主。人为干扰越强的茶园土壤养分流失量主要受土壤侵蚀影响呈现较大的流失潜力，应予以重点关注。因此，聚焦红壤山区多个邻近小流域土壤侵蚀和养分流失对土地利用的响应研究，可以为我国南方红壤丘陵山区小流域水土保持和面源污染防控提供理论参考。Abstract: Taking two adjacent small watersheds in the red soil hilly area in the south as the object, and systematically analyzes the impact of land use on soil erosion, nutrient distribution and loss in each watershed using the method of the field test, mathematical model, and 137Cs tracing technology. The results showed that the soil 137Cs in the study area was concentrated in the 0—40 cm soil layer, and the background value was 1823.94 Bq·m−2. The soil erosion in bare land was the most prominent (the range of soil erosion was 866.11—1809.52 t·km-2·a−1), followed by dry land (137.25—796.43 t·km−2·a−1) and tea garden (85.17—1616.38 t·km−2·a−1). Among them, the spatial difference of soil erosion in tea garden was significant under human disturbance. The soil erosion of grassland and forest land was within the allowable erosion range (< 500 t·km−2·a−1), and the paddy field was basically not eroded. The contents of soil organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP) have different degrees of surface aggregation. The first two mainly come from vegetation litter, and the latter is mainly affected by fertilization. The soil nutrient loss in tea plantations with stronger human disturbance was mainly affected by soil erosion and showed great loss potential, which should be paid more attention. Therefore, focusing on the response of soil erosion and nutrient loss to land use in multiple adjacent small watersheds in red soil hilly areas can provide theoretical reference for soil and water conservation and non-point source pollution prevention and control in small watersheds in red soil hilly areas in southern China.
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Key words:
- soil erosion /
- nutrient loss /
- 137Cs tracer method /
- land use type /
- mountain area of North Fujian
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图 1 研究区位置与采样点分布
Figure 1. Location of the study area and the distribution of sampling points
图 2 研究区不同土地利用类型土壤137Cs比活度垂向分布
Figure 2. Vertical distribution of soil 137Cs specific activity of different land use types in the study area
图 3 研究区不同土地利用类型土壤137Cs含量分布
Figure 3. The distribution of 137Cs content in soil of different land use types in the study area
图 4 研究区不同土地利用类型土壤TOC、TN和TP含量
Figure 4. Soil TOC，TN and TP content of different land use types in the study area
表 1 研究区137Cs背景值（Bq·m−2）
Table 1. Background value of 137Cs in study area （Bq·m−2）
深度/m
Depth变化范围
Variation range平均值
Mean value标准差
Standard deviationCV/% 0—5 475.60—523.97 500.20 14.37 3.09 5—10 408.12—455.27 434.09 17.90 4.12 10—15 338.20—361.62 352.85 6.79 1.93 15—20 224.24—248.40 239.22 7.72 3.23 20—25 132.30—163.17 151.56 9.17 6.05 25—30 76.26—105.08 90.13 9.03 10.01 30—35 25.58—41.33 34.22 4.63 13.53 35—40 10.58—18.24 15.01 2.18 14.50 40—45 1.51—6.80 3.99 2.04 51.03 45—50 0—7.25 1.83 2.20 120.19 50—55 0—2.18 0.56 0.71 127.04 55—60 0—0.74 0.28 0.36 129.11 
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表 2 研究区不同土地利用类型基本信息表
Table 2. Basic information of different land use types in the study area
土地利用类型
Land use type研究区
Research area基本信息
Essential information样地数量
Number of sample plots种植作物
Raise crops管理措施
Management林地
WoodlandCSX 10 竹林、马尾松 基本不施肥 GT 7 杉木、樟树 基本不施肥 茶园
Tea gardenCSX 8 茶树 尿素为基肥、追施复合肥 GT 11 茶树 少施或不施肥 草地
GrasslandCSX 4 狗牙根为主 基本不施肥 GT 5 狗牙根为主 基本不施肥 裸地
Unused landCSX 4 无 不施肥 GT 5 无 不施肥 旱地
Dry landCSX 4 蔬菜 尿素和复合肥为主 GT 5 蔬菜 尿素和复合肥为主 水田
Paddy fieldCSX 6 水稻 尿素和复合肥为主 GT 5 水稻 尿素和复合肥为主
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表 3 研究区不同土地利用类型土壤侵蚀量（t·km−2·a−1）
Table 3. Soil erosion amount of different land use types in the study area（t·km−2·a−1）
土地利用类型
Land use type研究区
Research area范围
Range平均值
Mean value标准差
Standard deviationCV/% 林地
WoodlandCSX 3.08—317.62 99.41 112.95 113.62 GT 1.79—122.80 52.19 45.26 86.72 茶园
Tea gardenCSX 789.48—1616.38 1121.13 268.10 23.91 GT 85.17—754.56 355.22 212.34 59.78 草地
GrasslandCSX 89.94—250.37 167.33 56.81 33.95 GT 59.14—214.76 155.07 55.93 36.07 裸地
Unused landCSX 1093.79—1809.52 1336.39 279.26 20.89 GT 866.11—1527.00 1159.16 227.27 19.61 旱地
Dry landCSX 137.25—796.43 425.52 248.92 58.50 GT 183.85—686.05 378.59 187.55 49.54 水田
Paddy fieldCSX −0.70—9.00 5.13 3.31 64.65 GT 0.02—9.00 5.68 3.33 58.69 注：“—”表示采样点发生土壤沉积.
Note: “—”indicates soil deposition at sampling points.
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表 4 研究区不同土地利用类型土壤养分流失量
Table 4. Soil nutrient loss of different land use types in the study area
土地利用类型
Land use type研究区
Research areaTOC/（t·km−2·a−1） TN/（t·km−2·a−1） TP/（t·km−2·a−1） 范围
Range平均值
Mean value范围
Range平均值
Mean value范围
Range平均值
Mean value林地
WoodlandCSX 0.14—16.16 3.71 0.01—1.19 0.26 0—0.18 0.05 GT 0.09—5.78 2.52 0.01—0.43 0.18 0—0.06 0.03 茶园
Tea gardenCSX 20.61—66.63 38.16 1.72—5.55 3.18 0.53—1.33 0.81 GT 3.21—35.76 14.29 0.25—2.55 1.02 0.05—0.49 0.22 草地
GrasslandCSX 2.83—9.27 5.37 0.20—0.46 0.30 0.04—0.12 0.08 GT 2.02—6.69 4.82 0.13—0.38 0.30 0.03—0.10 0.07 裸地
Unused landCSX 11.36—14.75 13.28 0.91—1.01 0.97 0.31—0.43 0.37 GT 7.47—14.09 10.82 0.67—0.91 0.87 0.21—0.40 0.33 旱地
Dry landCSX 2.58—9.38 6.70 0.33—1.70 1.07 0.10—0.48 0.30 GT 3.48—9.45 5.98 0.44—1.57 0.91 0.12—0.56 0.28 水田
Paddy fieldCSX -0.02—0.23 0.13 0—0.02 0.01 0—0.01 0.01 GT 0—0.25 0.16 0—0.02 0.01 0—0.01 0.01
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