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      不同水分運移區(qū)域的組合促進(jìn)了土壤水分的入滲、蓄積和補(bǔ)給

      發(fā)布時間:2020-02-26
      來源:科技外事處

        在森林、草原、農(nóng)田、礦區(qū)、荒漠、城市等景觀生境中,優(yōu)先流發(fā)揮著重要的生態(tài)功能。該水流現(xiàn)象與降雨入滲、生物活動、碳氮變化、化肥及農(nóng)藥遷移等過程密切相關(guān)。判別優(yōu)先流及其程度依賴于方法、儀器、供水方式、研究尺度、目的。如對土柱進(jìn)行CT掃描和三維構(gòu)建后得到誘發(fā)優(yōu)先流的大孔隙空間結(jié)構(gòu),然而,具有這種結(jié)構(gòu)的多個土柱在野外土壤剖面中可能呈現(xiàn)出相同的染色濃度,進(jìn)而判定為非優(yōu)先流(基質(zhì)流)。因此,需要明確優(yōu)先流和非優(yōu)先流(基質(zhì)流)之間的界面條件,也有必要擴(kuò)大研究尺度外延提升優(yōu)先流功能。另外,野外土壤中優(yōu)先流和非優(yōu)先流(基質(zhì)流)是相互依存的,但關(guān)于這種依存關(guān)系轉(zhuǎn)變條件的研究鮮有報道。 

        在農(nóng)林系統(tǒng)中,橡膠樹根區(qū)和茶樹根區(qū)主要水分運移是優(yōu)先流,而在踩踏區(qū)是基質(zhì)流(甚至是靠毛管作用運移的毛管流)。優(yōu)先流的生態(tài)意義體現(xiàn)在能夠及時將表層水分(降雨)及時輸送到深層土壤,且其輸送能力取決于根系、生物(蚯蚓、白蟻等)孔洞、裂縫等水流路徑的發(fā)育程度。增加入滲和減少徑流的功能,在較大尺度上體現(xiàn)為能夠降低山洪量、延遲洪峰時間等。點尺度的相關(guān)結(jié)果已經(jīng)用現(xiàn)場實驗和室內(nèi)Hydrus-3D完成模擬(Jiang et al., 2018, 2019; Zhu et al., 2019)。然而,作為森林水文循環(huán)的重要組成部分,剖面尺度上的水分運移、蓄積、補(bǔ)給等特征需要現(xiàn)場實驗和監(jiān)測數(shù)據(jù)的支持。 

        為深入理解、準(zhǔn)確評價森林生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)功能,版納植物園生態(tài)水文研究組的蔣小金副研究員及相關(guān)組員,采用染色示蹤、水分動態(tài)實時監(jiān)測等方法對橡膠林的土壤水分運移行為、土壤物理性質(zhì)、根系分布、土壤水動態(tài)變化做了相關(guān)實驗,根據(jù)這些屬性的變化特征,將距根系不同遠(yuǎn)近的區(qū)域分類為優(yōu)先流域和非優(yōu)先流域。結(jié)果表明:優(yōu)先流域特征表現(xiàn)為大量的大孔隙度和根系、較高的導(dǎo)水率、較低的田間持水率,對降雨具有更快的響應(yīng),而非優(yōu)先流域具有與此相反的特征;在降雨時期,水分優(yōu)先進(jìn)入優(yōu)先流域,同時在深層剖面中有水分從優(yōu)先流域側(cè)向流入和保存到非優(yōu)先流域;在排水階段,優(yōu)先流域水分優(yōu)先排完,非優(yōu)先流域的水分向優(yōu)先流域補(bǔ)充;在無雨或干旱時期,非優(yōu)先流域的毛管水向優(yōu)先流域補(bǔ)給,滿足橡膠樹的水分需求。因此,兩域間物理和水文性質(zhì)相反,功能互補(bǔ)。橡膠林的不同水域組合有利于多雨時期雨水的入滲和保存,也有助于干旱時期有效水的補(bǔ)給。 

        相關(guān)結(jié)果以Can complementary preferential flow and non-preferential flow domains contribute to soil water supply for rubber plantation?為題,發(fā)表在國際期刊 Forest Ecology and Management上。

      水分變化、土壤物理性能、根系分布、土壤優(yōu)先流的相關(guān)實驗

      優(yōu)先流域(PFD)和非優(yōu)先流域(NPFD)分布

        水分在兩域間(PFD;NPFD)的運移和補(bǔ)給

      本文作者:蔣小金

      責(zé)任編輯:張維靜_151c53
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