單一橡膠林冠層雨滴動能的空間分布規(guī)律解析
土壤退化是與土壤侵蝕、森林銳減、生物多樣性喪失等密切相關的全球性關注熱點。對西雙版納地區(qū)而言,近幾十年的大面積橡膠種植對生態(tài)環(huán)境造成了極大的負面影響,這不僅導致了土壤的板結缺水,還引起了嚴重的水土流失、土壤侵蝕、土壤質量退化。
通常認為,雨水在經(jīng)過森林冠層之后,其原有的動能會受到極大的削弱,因而降低了對土壤的沖擊、減弱了土壤侵蝕。但事實上,林冠在削弱了雨滴動能的同時,也顯著地增大了林冠雨滴的體積(葉片匯聚作用)。如果林冠較高、林下沒有灌叢的緩沖,這些強勢的大雨滴將對地表進行猛烈沖擊—擊散土粒、阻塞毛細孔、降低入滲、形成徑流、帶走土粒、導致侵蝕。對純橡膠林而言,此情況尤為突出。
為定量評價單一橡膠種植對雨滴濺蝕動能空間分布的影響,版納植物園生態(tài)水文研究組的博士研究生劉佳慶在導師劉文杰研究員的指導下,采用Tübingen恒濕濺蝕杯等方法,對林冠雨滴動能特征、空間分布規(guī)律及其影響因子等進行了相關實驗。結果表明:隨季節(jié)變化的葉面積指數(shù)并沒有顯著影響冠層雨滴動能的空間分布格局,測定點的冠層雨滴動能與距樹干的水平距離也沒有相關性;林冠穿透雨的大小則顯著調控著雨滴動能的空間分布格局,會在林冠中部、邊緣形成較高動能的雨滴匯集點;隨著降雨量、雨強的增大,冠層雨滴動能的變異系數(shù)趨于穩(wěn)定,其空間變異在小雨時也呈現(xiàn)出極強的自相關。這表明,獨立冠層在小尺度上極大地影響著雨滴動能的分布格局,可導致林下形成高動能的雨滴匯集區(qū),如果此處得不到下層植物的有效保護,將會導致嚴重的土壤侵蝕。
相關結果以Effects of rainfall on the spatial distribution of the throughfall kinetic energy on a small scale in a rubber plantation為題,在線發(fā)表在水文學重要期刊HYDROLOGICAL SCIENCES JOURNAL上。 (有關復合橡膠林冠層雨滴動能的空間分布規(guī)律方面,參見Throughfall kinetic energy and its spatial characteristics under rubber-based agroforestry systems,已發(fā)表在土壤學重要期刊CATENA上)。
西雙版納地區(qū)純橡膠林內的嚴重土壤侵蝕
純橡膠林冠層雨滴動能的空間分布特征