南方红壤区马尾松林下土壤侵蚀规律及调控措施研究

发布时间：2020-11-11 04:14

　　 南方红壤丘陵区水土流失严重,严重制约该区域社会经济和生态环境的发展。增加植被覆盖能够有效减缓降雨对坡面土壤侵蚀的影响,从而起到较好的水土保持效果。马尾松(Pinus massoniana)是南方红壤区主要的水土保持植被恢复树种,但大面积飞播造林后,林下土壤侵蚀模数仍然维持在2500t/(km2·a)以上,即林下仍然存在着中度甚至强度以上的水土流失。为了改善和促进该区退化马尾松林的生态恢复以及经济社会的可持续发展,本文在典型南方红壤区-福建长汀县设置了5个径流小区,其中包括1个裸露小区,4个林草调控措施(乔木纯林措施,乔草混交措施,乔灌混交措施和乔灌草混交措施)小区,采用径流小区法对2014年5-6月份天然降雨条件下马尾松林内外的降雨雨滴特性、林下水土流失过程以及林下土壤侵蚀的最优调控措施进行了研究。研究结果如下:(1)降雨经过林冠层后,雨滴数量增多,雨滴大小分布范围变大。林内雨滴数量比林外多19.5%,林内雨滴大小分布范围为0.35-6.08mm,林外天然降雨雨滴分布范围为0.59-5.71mm。同时,林内外雨滴大小分布满足Best提出的雨滴大小分布函数,林内不同大小的雨滴体积比例分布呈双峰型曲线,林外不同大小的雨滴体积比例分布呈单峰型曲线,林内外雨滴累积体积比例呈类似“S”型分布。(2)降雨强度是影响雨滴特性的重要因素,林内外雨滴中数直径、雨滴动能与降雨强度均呈幂函数关系。小雨强条件下(≤0.20mm/min),林内降雨动能大于林外,当雨强0.20mm/min时,林外降雨动能大于林内,林内外土壤侵蚀量均随降雨侵蚀动能的增加而增加。(3)降雨进入马尾松林后重新分配,林下降雨量、茎流量、林冠截留量占总降雨量的比例分别是69.07%,1.53%和29.40%。林下降雨量与林外降雨量之间呈显著线性正相关,与降雨强度、降雨历时之间的相关性较差。茎流量与林外降雨量之间的关系为二次方程。降雨量和降雨强度均对林冠截留量有显著的影响,但降雨历时对林冠截留量影响甚微。(4)自然降雨条件下,坡面产流产沙过程的波动性很大,但坡面产流量和产沙量均随降雨量的增减而呈现出相似的增减趋势。坡面产沙过程可以分为发育期、活跃期和稳定期三个阶段。发育期内,产流量小,产沙量和产沙速率相对缓慢。活跃期内,产流量较大,产沙量和产沙速率明显增大。稳定期内,随着降雨过程的结束,产沙量和产沙速率逐渐减少并趋于稳定。(5)自然降雨条件下,不同小区的坡面产流产沙量的大小顺序依次是裸露小区马尾松纯林小区乔灌小区乔草小区乔灌草小区,且坡面产流产沙量随降雨强度的增加而增加。高强度降雨条件下,裸露小区、纯林小区、乔灌小区、乔草小区、乔灌草小区的土壤侵蚀模数分别为174.780 t/(km2·h),80.346 t/(km2·h),27.411 t/(km2·h),19.761t/(km2·h),12.816 t/(km2·h)。与裸露小区相比,乔灌草措施截流减沙率分别为77.6%,93.3%,截流效益分别比马尾松纯林措施、乔草措施、乔灌措施高29.9%,5.9%,12.6%,减沙效益分别比它们高21.5%,2.9%,5.2%。
【学位单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S714.7
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 林内外雨滴特性
        1.2.2 林内外侵蚀动能
        1.2.3 林冠对降雨分配的影响
        1.2.4 林内外坡面水土流失过程
        1.2.5 林下水土流失的调控措施
第二章 研究区概况
    2.1 地理位置
    2.2 地质与地貌
    2.3 气候与水文
    2.4 土壤与植被
    2.5 社会经济状况
    2.6 水土流失概况
第三章 研究内容与方法
    3.1 研究内容与技术路线
    3.2 试验设计与试验方法
        3.2.1 试验设计
        3.2.2 试验方法
第四章 林内外雨滴特性分析
    4.1 林内外雨滴大小分布
        4.1.1 雨滴大小分布函数
        4.1.2 林内外雨滴大小组成差异
    4.2 林内外雨滴降落速度的差异
    4.3 林内外侵蚀动能的差异
        4.3.1 降雨强度对侵蚀动能的影响
        4.3.2 侵蚀动能与土壤侵蚀量
    4.4 小结
第五章 林冠对降雨分配的影响研究
    5.1 林冠对降雨的再分配
    5.2 林下降雨量
    5.3 茎流量
    5.4 林冠截留量
    5.5 小结
第六章 林草调控措施对坡面水土流失过程的影响
    6.1 林草调控措施下坡面产流特征
    6.2 林草调控措施下坡面产沙特征
    6.3 林草调控措施的截流减沙效益分析
        6.3.1 拦蓄截流效益分析
        6.3.2 减沙效益分析
    6.4 小结
第七章 结论与讨论
    7.1 结论
    7.2 讨论
参考文献
在读期间的学术研究
致谢

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本文编号：2878728