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西双版纳地处水热条件相对不足的热带北缘,近半个世纪以来,该地区最大的土地利用/覆被变化是大面积热带雨林向橡胶人工林的转化,并由此导致了水土流失和区域气候变化等问题的出现,极有可能对当地生态环境造成难以恢复的改变与破坏,从而阻碍该地区经济和社会的可持续发展。遭遇干季的低温和干旱时,橡胶林通常选择集中落叶的生态适应策略以度过这些不利的条件;然而,有关橡胶林凋落物及其生态水文效应的研究还少见报道。本文以西双版纳地区大面积种植的山地橡胶林为研究对象,采用野外调查、野外观测、模拟降雨、剔除/对照凋落物和“径流微小区”等实验方法,对橡胶林凋落物及其相关的生态水文效应进行了初步研究,结果表明:
1.西双版纳地区20年林龄橡胶林年(2009年11月～2010年10月)凋落量为9.698 t/hm2,叶凋落物是其最主要组成部分,占总量的一半以上;20年林龄橡胶林凋落物的地表现存量比40年林龄的要高,且季节变化显著,均为干季末期(3～4月)最大,雨季中期(7月)降至最低,干季前期(11月)又显著增加。
2.橡胶林地表现存凋落物的最大持水率显著小于热带季节雨林;凋落物持水量与浸泡时间呈较好的正相关,持水量随时间变化过程在前2 h内增加最快,12 h接近饱和;吸水速率与浸泡时间之间的关系式为S=ktn,叶凋落物的吸水速率最大。
3.模拟降雨条件下,橡胶林凋落物的截留量随降雨强度和凋落物厚度增大而增加,截留率随凋落物厚度增大而升高、随降雨量增加而降低;而降雨强度对截留率的影响不显著。截留率与降雨量呈极显著幂函数关系,在8.0～48.0 mm的降雨范围,截留率变化幅度为2.02～12.50％,截留能力相对较弱。
4.橡胶林行间坡地缓冲带剔除地表凋落物的径流微小区(2009年10月～2010年9月)的径流量(625.7±18.5 mm)是对照(185.1±72.7 mm)的3.4倍;单场次降雨事件中(以24 h计),剔除/对照凋落物径流量的平均比率在雨季前期(5～6月)最高、中期(7～8月)次之、后期(9～10月)显著减小。剔除凋落物径流微小区的径流泥沙含量显著高于对照,且其径流泥沙含量与单次降雨过程中的最大1h降雨强度呈显著正相关关系。
5.剔除凋落物使橡胶林坡地(6、7月除外)和台地(8月除外)浅层土壤(0～10 cm)质量含水量均显著降低:除6月和7月外,台地土壤湿度均显著小于坡地。剔除凋落物地表和10 cm深土壤平均温度在雾凉季(11～2月)比对照分别低0.4和0.3℃,在干热季(3～月)比对照分别高0.7和0.4℃,而在雨季(5～10月)与对照的差异则不显著;且剔除凋落物浅层土壤温度的日振荡幅度整年都比对照更为剧烈。
山地橡胶林凋落物年输入量较大,但地表现存量随季节更替而变化剧烈;橡胶林凋落物持水率和截留能力相对偏低,但其阻滞径流、拦截泥沙以及均衡土壤水热状况的效应都较好。叶凋落物是其生态水文效应的主要贡献项;但是到了雨季中后期,凋落物现存量显著下降(主要是叶凋落物大量分解所造成)加上较低的持水性能,使得其生态水文效应显著减弱。
受频繁割胶踩踏等人为管理活动的台地和坡度较大的坡地缓冲带,凋落物的时空异质性更大,尤其是叶凋落物在雨季中后期基本分解完毕,这显然不利于其生态水文效应的发挥。因此,在山地橡胶林的经营管理和生态恢复过程中,既要注重选择合适的立地条件,改善单一种植的林分结构,又要加强对凋落物尤其是落叶的保护与管理。