不同植被条件下土壤的抗侵蚀研究

论文摘要

通过大量的野外调查试验和室内实验分析,系统研究了麻江县中美森林健康项目区不同植被下土壤的抗侵蚀性能以及影响土壤抗侵蚀性能的各因素的数量关系,并探讨了枯落物、坡度、林内降雨和地表径流对不同森林植被下土壤抗冲性的影响,分析了土壤有机质和团聚体含量对不同植被土壤抗蚀性的影响,同时分析了不同林龄马尾松林下土壤根系在土壤蓄水和抗侵蚀中的作用,以期为项目区水土保持林的生态效益评价提供科学依据。结果表明,随着坡度、林内降雨和地表径流的增加,土壤的冲刷量依次增加,以地表径流对土壤抗冲性影响最大。随着马尾松林龄的增加,土壤的抗冲性能逐渐增强。在相同林龄条件下,阔叶林或针阔混交林下的土壤抗冲性能要好于马尾松林下土壤,但马尾松林下纵横交错紧密排列的松针枯落物弥补了林下表层土壤抗冲性的不足。在坡度15°以下时,马尾松幼林的抗冲性略逊于阔叶林,坡度较大时,马尾松幼林的抗冲性能急剧下降,在坡度为10°、15°、25°时,马尾松幼林的土壤流失量比阔叶林土壤的流失量分别增加了10.4%、30.4%、36.5%。马尾松中龄林的流失量分别比针阔混交林土壤流失量分别增加了24.9%、23.7%、33.9%。林内降雨是10mm,20mm,30mm,40mm时,针阔混交林比马尾松中龄林下土壤的冲刷量分别减少0.1680g/cm2,0.0901 g/cm2,0.0886g╱cm2,0.0611 g/cm2.当降雨量增大到30mm以上时,阔叶林下的土壤冲刷量增加渐缓,而马尾松幼林仍保持着较高的增长势头,表明阔叶林下土壤比马尾松幼林下土壤更耐冲刷。马尾松中龄林和针阔混交林在径流量＞10ml/s时,二者间冲刷量的差距明显增加,表现为马尾松中龄林下的土壤冲刷量大于针阔混交林,当地表径流量达15ml/s、20ml/s时,马尾松林下土壤的冲刷量分别是针阔混交林的2.40倍、2.74倍,由此可见,在相同林龄的条件下,马尾松林下土壤抵抗地表径流的冲刷不如其他森林植被。林下枯落物不但可以涵养水源,阻滞径流,增加入渗,而且可以降低林内降雨溅蚀,拦截泥沙,腐烂的有机质还可以增加土壤有机质和大团聚体的含量,因此,林下枯落物在增强土壤抗侵蚀中的作用极其重要。随着林龄的增加,土壤有机质和＞2mm大团聚体的含量呈现相同趋势的增加,土壤内根-土-微生物的相互作用促进了有机质含量的增加和大团聚体的形成,这些都有利于增强土壤的抗蚀性。土壤有机质和大团聚体的增加又促进了土壤容重的减小和毛管孔隙度的增加,从而增加土壤的蓄水能力,减少了土壤流失。植物根系在土壤中的穿插、缠绕促进了大团聚体的形成,根系分泌物增加了土壤有机质含量,改善了土壤毛管孔隙,因此,根系生长有利于土壤理化性质的改善,其中＜1mm的细根对土壤抗侵蚀起着重要作用,随着林龄的增加,＜1mm的细根的根长、表面积和根重都逐渐增加,不同植被下表层土壤＜1mm的细根的长度或表面积每增加1倍,土壤抗冲增强效应增加数倍。通过项目区森林植被对土壤抗侵蚀增强效应的研究发现,不同森林植被的存在平均每年可以减少大约146975t的土壤流失,所带来的经济效益相当显著,为项目区生态效益货币化提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 立题依据和研究的目的、意义
• 1.2.1 研究进展
• 1.2.1.1 枯落物提高土壤抗侵蚀的研究
• 1.2.1.2 植物根系对土壤抗侵蚀的影响
• 1.2.1.3 植物根系增强土壤蓄水能力的研究
• 1.2.1.4 马尾松根系的相关研究
• 1.2.2 研究的目的和意义
• 2 研究区域概况
• 2.1 地理位置及地貌特点
• 2.2 气候特点
• 2.3 植被概况
• 2.4 土壤概况
• 2.5 样地概况
• 3 研究内容和方法
• 3.1 研究内容
• 3.1.1 不同植被对土壤抗侵蚀性能的影响
• 3.1.1.1 枯枝落叶层对土壤抗冲性的影响
• 3.1.1.2 不同林内降雨量对土壤抗冲性的影响
• 3.1.1.3 不同坡度对土壤抗冲性的影响
• 3.1.1.4 不同地表径流对土壤抗冲性的影响
• 3.1.1.5 不同植被下的土壤抗蚀性分析
• 3.1.2 不同林龄马尾松林下根系对土壤蓄水和抗侵蚀的影响
• 3.1.2.1 不同林龄马尾松林下根系特征分析
• 3.1.2.2 根系提高土壤抗冲性的研究
• 3.1.2.3 根系提高土壤抗蚀性的研究
• 3.1.2.4 不同土层的蓄水能力研究
• 3.1.3 不同森林植被下土壤抗侵蚀功能评价
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 标准地调查
• 3.2.2 土壤抗冲性的测定
• 3.2.3 坡度设计
• 3.2.4 降雨量设计
• 3.2.5 冲刷流量设计
• 3.2.6 各抗蚀性指标的试验分析
• 3.2.7 土壤中根长、根表面积的测定
• 3.2.8 土壤蓄水能力指标的测定
• 3.3 技术路线
• 4 研究结果与分析
• 4.1 不同植被对土壤抗侵蚀的影响
• 4.1.1 不同植被下土壤的抗冲性
• 4.1.1.1 坡度对土壤抗冲性的影响
• 4.1.1.2 不同林内降雨对土壤抗冲性的影响
• 4.1.1.3 不同地表径流对土壤抗冲性的影响
• 4.1.1.4 枯枝落叶层对土壤抗冲性增强效应
• 4.1.2 不同植被对土壤抗蚀性的影响
• 4.1.2.1 不同植被下表层土壤有机质的变化
• 4.1.2.2 不同植被下土壤水稳性团聚体分析
• 4.1.2.3 不同植被下土壤水稳性团聚体与有机质的关系
• 4.2 不同林龄马尾松林下根系在土壤蓄水和抗侵蚀中的作用
• 4.2.1 不同马尾松林下根系分析
• 4.2.2 不同马尾松林下土壤抗冲性
• 4.2.2.1 不同坡度对马尾松林下土壤抗冲性的影响
• 4.2.2.2 不同林内降雨对马尾松林下土壤抗冲性的影响
• 4.2.2.3 不同地表径流对马尾松林下土壤抗冲性的影响
• 4.2.2.4 不同林龄马尾松林下根系对土壤抗冲性的影响
• 4.2.3 不同马尾松林下土壤的抗蚀性
• 4.2.3.1 马尾松林生长过程中土壤有机质的变化
• 4.2.3.2 马尾松生长过程中土壤团聚体的变化
• 4.2.3.3 不同马尾松林下表层土壤有机质含量与土壤大团聚体的关系
• 4.2.4 不同马尾松林下土壤的蓄水功能
• 4.2.4.1 马尾松林下土壤容重和孔隙度的变化
• 4.2.4.2 不同马尾松林下土壤渗透性能的比较
• 4.3 不同森林植被下的土壤抗侵蚀的功能评价
• 5 结论和讨论
• 6 致谢
• 7 参考文献
• 8 附录