论文部分内容阅读
土壤侵蚀是发生在地表水文循环过程中伴随着能量和物质分散的复杂的物理过程。雨滴以一定的速度击打土壤表面进而形成溅蚀是土壤侵蚀的第一步也是影响土壤侵蚀量最重要的环节。降雨引起的土壤溅蚀其动力来自于降雨动能。一般认为降雨引起的土壤溅蚀量与降雨动能之间呈正相关性。林冠是森林对降雨特征和雨滴动能产生影响的第一个作用层,降雨在穿过林冠时,由于雨滴与植物枝叶相互碰撞以及植物枝叶的汇聚作用,使雨滴大小发生了变化,形成了林冠穿透降雨,其降雨特征会发生较大变化,进而降雨动能也会发生变化。详细了解林冠对降雨特征和雨滴动能的影响,是深入研究森林的水土保持效应的重要环节。 西双版纳地区近30年来最显著的土地利用变化就是大面积的热带雨林被结构单一的单层橡胶林所替代,大面积的种植橡胶林为当地带来一定的经济效益的同时也造成了一系列的生态环境问题,特别是由于橡胶林单一的种植模式以及简单的林分结构导致橡胶林下水土流失较为严重。为了改善种植橡胶所带来的生态环境问题,近年来中科院西双版纳热带植物园在该地区构建了一系列胶农复合系统林。本文从西双版纳地区胶农复合系统林冠层对降雨能量的影响方面入手研究胶农复合系统林的水土保持效益。为此测定了西双版纳地区各类型胶农复合系统林下的潜在土壤溅蚀率、雨滴分布特征和降雨动能。探讨了西双版纳地区单层橡胶林以及胶农复合系统林林冠层对降雨侵蚀能量调控机制。 研究采用滤纸色斑法、Ellison溅蚀杯法于2013年7月至11月在西双版纳热带植物园橡胶复合农林示范区测定了不同种植模式胶农复合林下雨滴分布特征、土壤潜在溅蚀率变化规律。结果表明: 1.实验测定了各类型胶农复合系统林林冠下雨滴分布,并计算出单层橡胶林,橡胶-茶叶、橡胶-咖啡、橡胶-可可、橡胶-大叶千斤拔等复合林下单位降雨能量分别为28.39J m-2 mm-1,7.07 J m-2 mm-1,18.13J m-2 mm-1,14.77 J m-2 mm-1,8.37 J m-2 mm-1,说明胶农复合系统林能有效降低穿透雨动能。本研究通过试验测量得到的人工经济作物林冠下雨滴分布特征,采用best分布模型回归得到各类型胶农复合系统林林冠下穿透雨雨滴分布函数,利用雨滴分布函数,可以为估算推广该类型种植模式所能带来的水土保持效益提供参考。 2.胶农复合系统林下土壤溅蚀率小于单层橡胶林。橡胶-茶叶,橡胶-咖啡,橡胶-可可,橡胶-大叶千斤拔等复合林下的潜在土壤溅蚀率分别为单层橡胶林的0.27,0.77,0.46,0.64倍,此结果表明相对于单层橡胶林,胶农复合系统林能降低土壤溅蚀率,尤其以橡胶-茶叶,橡胶-大叶千斤拔等间作低矮作物的复合林降低溅蚀率的作用最为明显,因此营造胶农复合系统林时应考虑间作低矮的经济作物。 3.依据不同模式复合林林冠下单位雨量动能以及穿透雨量数据,结合测得的土壤溅蚀率,分析了降雨动能与土壤溅蚀率的相关性,结果表明土壤溅蚀率与降雨动能呈显著的正相关关系,为构建降雨与土壤溅蚀模型提供了一定参考。 基于以上结论,相较于单层橡胶林,复合种植模式能较为有效的降低穿透雨动能,并降低土壤溅蚀量。因此合理的推广胶农复合系统可以在一定程度上缓解西双版纳地区水土流失的现状。