南方红壤区不同治理模式对马尾松林下水土流失的调控作用研究

来源 :福建师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:houjz
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
马尾松(Pinus massoniana)是南方红壤区主要植被恢复树种,受自然条件、人为干扰等因素的叠加影响,林下存在着中度甚至强度以上水土流失。推广典型治理模式,可有效减轻水土流失,改善土壤质量,促进退化马尾松林的生态恢复。以乔灌草混交、条沟草灌、全坡面播草、低效林改造、封禁管理等典型马尾松林下水土流失治理模式和林下严重侵蚀未治理地为研究对象,采取野外样地调查、采样、观测和室内实验分析相结合的研究方法,分析不同治理模式下植被特征、枯落物水文特性以及土壤物理性质,结合天然降雨条件下径流小区产流、产沙量,分析研究区降雨特征和径流小区产流产沙特征,揭示不同治理模式对林下水土流失调控效应,为高效治理林下侵蚀与修复生态环境提供科学依据,也有助于南方红壤区植被恢复模式的合理选择以及植被、土壤生态效应的科学评价。主要得出以下结论:(1)林下水土流失治理模式的实施,显著增加了地表植被盖度,使侵蚀劣地植物种类数量增加,生长状况良好。治理模式能够增加地表枯落物储量,提高枯落物最大持水量,其中乔灌草混交模式的枯落物储量、最大持水量显著大于其他模式(P<0.05)。治理模式枯落物有效拦蓄量和有效拦蓄率存在一致规律,即乔灌草混交>条沟草灌>封禁管理>全坡面播草>低效林改造,其中乔灌草混交和条沟草灌模式有效拦蓄率超过100%,并显著高于其他治理模式(P<0.05)。治理模式枯落物持水量与浸水时间存在显著正相关关系(P<0.05),符合对数函数模型;枯落物吸水速率与浸水时间存在显著负相关关系(P<0.05),符合幂函数模型。(2)在不同治理模式下,0—10 cm土层的土壤容重、硬度和抗冲系数较对照显著降低,0—20 cm土层土壤崩解系数、抗剪切强度较对照显著提高,0—40 cm土层的根系生物量较对照显著增加。不同治理模式0—10 cm的土壤含水量与对照之间存在显著差异(P<0.05)。乔灌草混交、条沟草灌、封禁管理模式的土壤总孔隙度与对照在0—40 cm存在显著差异(P<0.05)。乔灌草混交、条沟草灌、全坡面播草、封禁管理模式较对照显著提高土壤初始入渗率。(3)2016—2018年研究区年均降雨量为1677.43 mm,年均降雨日数155天,其中大雨和暴雨占降雨总场次的15.70%,而降雨量占总降雨量比重的57.13%,防范大雨、暴雨对减轻区域水土流失至关重要。不同治理模式的降雨量与径流深存在线性回归关系,且存在极显著正相关性;径流深与产沙量存在线性正相关关系。治理小区较对照明显降低径流系数和含沙量,大幅减少累积径流深和土壤累积流失量。其中条沟草灌模式减流、减沙效益最优,分别为98.48%、99.81%,乔灌草混交、封禁管理模式次之,低效林改造模式最低。治理小区的减沙效益大于减流效益。(4)区域侵蚀性次降雨划分为三种类型,其中Ⅰ雨型特点为短历时,大雨强,小雨量,降雨历时多介于150~480 min,雨强多介于1.9~7.2 mm/h,雨量多介于8~28 mm,是造成土壤侵蚀的主要降雨类型;Ⅱ雨型特点为中历时,小雨强,中雨量,降雨历时多介于990~1570 min,雨强多介于0.7~2.0 mm/h,雨量多介于15~45mm,是造成土壤侵蚀的次要降雨类型;Ⅲ雨型特点为长历时,中雨强,大雨量,降雨历时多介于2000~3100 min,雨强多介于1.0~2.5 mm/h,雨量多介于30~130mm,其对土壤侵蚀贡献较小。南方红壤区典型林下水土流失区——长汀县侵蚀性降雨的临界标准:降雨量为7.88 mm,I30为1.00 mm/h。不同治理模式通过恢复植被,利用枯落物和土壤调控坡面生态水文过程,从而有效减少土壤侵蚀的发生及养分的流失。
其他文献
磷是限制亚热带森林生产力的重要养分之一,而增温带来水、汽、能量的变化将直接或间接影响磷生物地球化学循环过程,从而对土壤磷的供给能力产生何种影响仍存在不确定性。此外,林龄则通过改变植物的磷养分需求、归还和周转等过程,导致土壤磷供给能力存在显著差异。当前已有研究大部分基于微宇宙的幼苗控制的实验结果,而关于生态系统水平上的不同林龄土壤磷供给能力是否因土壤增温而改变仍鲜有报道,且关于不同林龄土壤磷组分将对
近年来,随着遥感技术的不断发展以及在林业应用的不断深入,对森林资源进行全过程、全覆盖、全要素的监测体系取得了不错的发展。对森林资源信息进行提取是基于遥感技术的森林资源监测体系中的关键环节,应用中高分辨率遥感影像开展森林类型分类研究成为目前研究的热点之一,但目前在森林类型提取方面仍存在精度不高、分类结果可信度低等问题。综合利用遥感影像多元特征进行森林类型信息提取可在一定程度上提高森林分类精度,但同时
碳(C)是植物生长发育的核心元素,磷(P)是影响亚热带地区森林生产力的主要限制因子,C、P的耦合作用广泛存在于森林生态系统的生物地球化学循环中,影响土壤微生物和植物的生态化学计量,对微生物和植物的生长发育至关重要。C、P化合物结构简单,易于被植物和土壤微生物吸收利用;凋落叶是亚热带森林土壤重要的能量和养分来源,对土壤C、P等养分元素的循环过程产生显著影响。因此,探寻不同C、P化合物输入和不同凋落叶
森林植被是森林生态系统中的重要组分,全球变化对森林的影响受到越来越多人的重视。亚热带地区作为温带与热带的过渡区,对环境变化更加敏感。我国亚热带地区森林资源丰富,固碳潜力不容忽视,评估未来气候变化对亚热带森林植被生长以及固碳能力的影响具有重要意义。本研究采用模拟增温和隔离降水的方法对杉木幼树生物量分配和碳库特征进行探究。依托福建三明森林生态系统与全球变化研究站,在野外原位增温与隔离降水实验平台共设置
氮素的淋溶、损失不仅成为限制森林生产力的影响因素,而且对生态系统的安全产生极大的威胁。本研究地点位于福建省龙岩市上杭县白砂国有林场(25°04′~25°15′N,116°30′~116°38′E),选取6个不同林龄段(4,8,18,28,40,≥100)的天然次生林为研究对象,并在每个林龄段做真重复选取3~4个20 m×30 m的样地作为试验小区。通过对不同林龄天然次生林0~10 cm土层的理化性
土壤氮素循环在自然界生态系统元素循环中占据着重要地位,主要包括固氮作用、硝化作用、反硝化作用等。土壤微生物在氮循环中扮演着重要角色,驱动和调节着氮循环的各个过程。杉木人工林不同的生长发育会引起林地土壤以及植被等的改变,土壤微生物也会做出相应的响应,进而影响人工林土壤养分的周转与循环。因此,对不同年龄阶段的杉木人工林土壤硝化、反硝化过程及微生物进行研究,有助于进一步了解杉木林氮素周转的变化规律及影响
全球0-3 m土层土壤碳储量约为2344 Gt,高于植被和大气的总和,其中,森林土壤碳储量约占全球土壤碳储量的39%。因此,森林土壤碳库的微小变化将会影响全球碳平衡。全球气候变化将改变森林生产力和地上、地下凋落物输入,从而影响土壤碳库。长期以来对微生物通过合成代谢实现固碳作用以及微生物残体对土壤有机碳累积的贡献关注较少。我国亚热带地区,大量的天然林转变为人工林,森林转换改变了土壤有机碳储量、凋落物
近年来,由氮沉降导致森林生态系统养分循环变化引起了国内外学者的广泛关注,并对此展开诸多研究。生物质炭(Biochar BC)作为一种新型土壤改良剂,在改善土壤酸性、提高土壤养分有效性(例如N、P)、增加碳汇等方面发挥着积极作用。然而在氮沉降增加背景下,施用BC对人工林土壤养分影响如何,进而如何改变杉木幼苗的养分吸收,目前报道还不多见。为此,本实验采用析因设计,氮沉降处理分为0(N0)、40(N1)
树轮早晚材同位素是提取湿热地区季节性气候变化信号的有效指标,福建地区也有相应研究工作开展,然而福建地区早晚材碳氧同位素年表尚未建立。论文选取对气候变化敏感且相关研究不足的福建省这一湿润亚热带地区,第一次建立该区长达215年(1801-2015)的马尾松(Pinus massoniana)树轮早晚材碳、氧同位素序列,通过早晚材稳定碳氧同位素序列与气象因子(温度、降水、相对湿度和日照时数等)之间的相关
细根具有巨大的吸收表面积、生理活性很强,是树木吸收水分和养分的主要功能器官,在森林生态系统的物质循环和能量流动中起重要作用。落叶树种地上部分采取高效率的生态策略,而常绿树种则采取相对保守型的策略,但是对于常绿与落叶树种地下细根整体上的资源策略还知之甚少。此外,叶经济谱已经被证实,但根经济谱还没有一致的结论。本研究选择亚热带59个常绿与落叶树种的前四级细根为研究对象,通过测量前四级细根的养分、形态和