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西双版纳不同胶农(林)复合系统土壤侵蚀过程研究
Alternative TitleSoil erosion process of different rubber-based agroforestry systems in Xishuangbanna, Southwest China
刘佳庆
Subtype博士
Thesis Advisor刘文杰
2018-05
Degree Grantor中国科学院研究生院
Place of Conferral北京
Degree Discipline生态学
Keyword土壤侵蚀 叶尖滴水 降雨特征 溅蚀动能 胶农(林)复合系统
Abstract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物理
过程,是土壤科学、水文科学和生态学研究的重要内容之一。西双版纳地区地处
热带北缘,自上世纪70 年代以来,由于经济发展的需要,该地区显著的土地利
用变化就是大面积的热带雨林被广泛种植的单层橡胶林所取代。大面积种植的橡
胶林为当地带来一定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(林)复合系统。本研究通过选取中科院西双版纳热带植物
园内的单层橡胶林及橡胶-大叶千斤拔、橡胶-可可、橡胶-茶树、橡胶-茶树-橘子
这4 种典型的胶农(林)复合系统为研究对象,采用T 型溅蚀杯和坡面侵蚀槽
等研究方向方法,分别对单层橡胶林和不同胶农(林)复合系统内的穿透降水
(TF),雨滴溅蚀动能(TKE)以及坡面土壤侵蚀量进行了相关研究,探讨了西
双版纳地区单层橡胶林以及胶农(林)复合系统内土壤侵蚀特征,为改造现存的
大面积单层橡胶林、改善胶园环境、构建可持续发展的生态胶园模式,提供科学
依据和参考。结果表明:
(1)橡胶树叶片的叶尖滴水大小显著小于其它间作植物,但是橡胶树叶片
叶尖滴水的理论动能显著大于不同间作植物,为了降低单层橡胶林内雨滴溅蚀动
能,缓解土壤侵蚀状况,构建胶农(林)复合系统是十分必要的。
(2)在单层橡胶林中,总降雨量和30 min 最大降雨强度与TF 之间存在显
著相关性。穿透降水率随总降雨量和降雨强度的增加而趋于稳定,结果显示,穿
透降水率变化的临界值为大于25 mm 的总降雨量和大于16 mm h-1 的30 min 最
大降雨强度。此外,TF 的变异系数随总降雨量和降雨强度的增加显著下降。林
冠下的TF 有较强的空间自相关性。冠层方面,叶面积指数(LAI)和距树干距
离对TF 的空间分布没有显著影响。在不同的降雨量和降雨强度条件下,TF 的
空间分布基本相似,TF 较低的位置一般位于冠层中部,TF 较高的位置主要靠近
橡胶树树干。
(3)对单层橡胶林和胶农(林)复合系统内TKE 进行测定的结果表明,TKE
与降雨量呈显著线性正相关。大气降雨是预测西双版纳橡胶种植园土壤流失的关
键因子。不同类型的胶园中TKE 均显著高于空地(1.84 到2.32 倍),在一定程
度上,胶农(林)复合系统的构建减少了土壤溅蚀量。不同胶农(林)复合系统
下的TKE 与LAI 显著负相关,增加LAI 可以降低林内的TKE,从而减少TKE
引起的土壤侵蚀。此外,TKE 的空间分布通常集中在距离树干3~4 m 的条带上,
而这部分区域通常没有受到林下间作植物冠层的保护。
通过对单株橡胶树下TKE 的研究发现,LAI 与距树干的距离对TKE 的空间
分布没有显著影响,这与在单层林中测定的结果一致。在单层橡胶林中,橡胶树
的冠层结构对大气降水的拦截作用接饱和,通过构建胶农(林)复合系统,LAI
才对TKE 产生显著影响。冠层叶片和枝条对穿透降水具有汇集作用,导致冠层
中部和边缘出现较高的TKE。结果还表明,橡胶冠层下TKE 的空间分布与TF
的空间分布一致。随着总降雨量和降雨强度的增加,TKE 的变异系数趋于稳定。
(4)西双版纳地区的降雨侵蚀力在不同月份差异明显,降雨侵蚀力在干季
较小,雨季增大,7~8 月份达到最大。在雨季胶农(林)复合系统的构建并没有
减少地表径流,但是对林内土壤侵蚀量的减少有一定作用,体现了胶农(林)复
合系统在水土保持方面的效果,尤其是橡胶-可可胶农(林)复合系统(RC)和
橡胶-茶树-橘子胶农(林)复合系统(RTO)。根系对林内土壤的固定作用是筛
选胶农(林)复合系统要考虑的首要因素。大气降雨特征与林内土壤侵蚀显著相
关,降雨侵蚀力是评估林内土壤侵蚀量的重要指标。
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土壤侵
蚀量,但是现有胶农(林)复合系统的种植模式仍需要改进,尤其是要关注溅蚀
量较严重的位置。合理的推广胶农(林)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。
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.xtbg.org.cn/handle/353005/10954
Collection西双版纳热带植物园毕业生学位论文
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GB/T 7714
刘佳庆. 西双版纳不同胶农(林)复合系统土壤侵蚀过程研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2018.
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