南方红壤区植被结构类型与降雨模式对林下水土流失的影响
发布时间：2021-08-17 23:17
植被和降雨是水土流失的关键因素,探究二者对水土流失的影响对开展水土保持具有重要意义。该研究基于鹰潭红壤生态试验站5种植被结构类型的径流小区2016-2018年93次降雨、径流、泥沙观测资料以及各小区植被结构参数,利用自组织映射（self-organizing maps,SOM）方法,根据雨量、历时、60 min最大雨强、平均雨强、降雨集中性等特征指标划分降雨模式,研究了不同降雨模式和植被结构类型的水土流失特征,并采用冗余分析（RDA）定量研究降雨与植被对林下水土流失的影响。结果表明,SOM方法能客观识别红壤区4种典型侵蚀降雨模式,RⅢ模式（短历时、大雨强、雨量集中）是造成水土流失的主要降雨模式,RⅣ模式（多雨量、大雨强、长历时）最具侵蚀性破坏力;植被结构类型显著影响水土流失,水土保持功能从大到小依次为:灌草混交林、草地、低灌林、乔木林、高灌林。RDA分析表明,降雨模式与植被结构类型能够改变降雨、植被对水土流失的影响,随着降雨模式由弱到强转变,植被的水土保持功能逐渐减小,降雨影响增强,水土流失由植被主控演变为平衡控制、降雨主控;随着植被结构类型...
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
组内总方差随聚类数目的变化
单因素方差分析显示，不同植被结构类型下年均径流量与土壤侵蚀量存在一定差异（P<0.05）（图2）。HS、F小区的土壤侵蚀量最高，分别为G、GS、LS小区2.1～3.2倍；HS小区的径流量最高，达155.6 mm，显著高出T、LS、GS、G小区的0.6、0.6、1.2、0.8倍（P<0.05）。5种植被结构类型下产生的水土流失量从大到小排序为GS、G、LS、T、HS。由于近地表幼龄植被的活跃生长改变了土壤侵蚀敏感性[24]，导致各植被结构类型下土壤侵蚀量的年际变化并不同步，而径流量波动在各小区具有一致性。植被结构改变降雨到达地表的过程和土壤对降雨的响应，进而影响水土流失[25-26]。冠层与枝干通过截留雨滴、增加蒸散以减少到达地表的净降雨量，并根据植株高度、冠层开度分配降雨动能[26]，因而高植被覆盖的G、GS小区（表1）产生的径流和土壤侵蚀小于低植被覆盖的HS小区。针簇状结构的马尾松冠层能将小雨滴合并成大雨滴，从而增加雨滴动能[27-28]，当截留饱和后雨滴从冠层高处降落产生较大的侵蚀力，这也是HS、T小区中侵蚀模数较大的原因。低灌、草本等植被结构不仅具有发达的浅层根系，还能通过改善地表水热条件支持地表生物生长，丰富的土壤生物和根系活动改善土壤孔隙度和团聚体，增加土壤入渗潜力和抗侵蚀能力[29]。相较而言，HS、T小区表层土壤孔隙度较少、下渗渠道不足，因而产生较多地表径流。
各降雨模式下历次降雨产生的平均径流与土壤侵蚀量存在显著差异（图4）。RIV模式下产生的平均土壤侵蚀量最多，显著高出其他模式1.5～8.7倍（P<0.05），其次是RII、RIII和RI模式（图4a）。RIV模式产生的平均径流也最多，显著高出RIII模式的1.3～8.7倍（P<0.05);RIII模式产生的平均径流次之，高出RI、RII模式的0.8～2.5倍。各降雨模式下历次降雨产生的平均径流量从大到小依次为RIV、RIII、RII、RI，平均土壤流失量从大到小则为RIV、RII、RIII、RI，且在各植被结构类型下表现具有一致性。图4 不同降雨模式下次降雨产生的平均径流和土壤侵蚀量
本文编号：3348700
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
组内总方差随聚类数目的变化
单因素方差分析显示，不同植被结构类型下年均径流量与土壤侵蚀量存在一定差异（P<0.05）（图2）。HS、F小区的土壤侵蚀量最高，分别为G、GS、LS小区2.1～3.2倍；HS小区的径流量最高，达155.6 mm，显著高出T、LS、GS、G小区的0.6、0.6、1.2、0.8倍（P<0.05）。5种植被结构类型下产生的水土流失量从大到小排序为GS、G、LS、T、HS。由于近地表幼龄植被的活跃生长改变了土壤侵蚀敏感性[24]，导致各植被结构类型下土壤侵蚀量的年际变化并不同步，而径流量波动在各小区具有一致性。植被结构改变降雨到达地表的过程和土壤对降雨的响应，进而影响水土流失[25-26]。冠层与枝干通过截留雨滴、增加蒸散以减少到达地表的净降雨量，并根据植株高度、冠层开度分配降雨动能[26]，因而高植被覆盖的G、GS小区（表1）产生的径流和土壤侵蚀小于低植被覆盖的HS小区。针簇状结构的马尾松冠层能将小雨滴合并成大雨滴，从而增加雨滴动能[27-28]，当截留饱和后雨滴从冠层高处降落产生较大的侵蚀力，这也是HS、T小区中侵蚀模数较大的原因。低灌、草本等植被结构不仅具有发达的浅层根系，还能通过改善地表水热条件支持地表生物生长，丰富的土壤生物和根系活动改善土壤孔隙度和团聚体，增加土壤入渗潜力和抗侵蚀能力[29]。相较而言，HS、T小区表层土壤孔隙度较少、下渗渠道不足，因而产生较多地表径流。
各降雨模式下历次降雨产生的平均径流与土壤侵蚀量存在显著差异（图4）。RIV模式下产生的平均土壤侵蚀量最多，显著高出其他模式1.5～8.7倍（P<0.05），其次是RII、RIII和RI模式（图4a）。RIV模式产生的平均径流也最多，显著高出RIII模式的1.3～8.7倍（P<0.05);RIII模式产生的平均径流次之，高出RI、RII模式的0.8～2.5倍。各降雨模式下历次降雨产生的平均径流量从大到小依次为RIV、RIII、RII、RI，平均土壤流失量从大到小则为RIV、RII、RIII、RI，且在各植被结构类型下表现具有一致性。图4 不同降雨模式下次降雨产生的平均径流和土壤侵蚀量
本文编号：3348700
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