植被格局对土壤入渗和水沙过程影响的模拟试验研究

作者：赵炯昌; 潘岱立; 卫伟^*; 段兴武

来源：生态学报, 2021, 41(04): 1373-1380.

• 模拟降雨
• 植被格局
• 土壤入渗
• 产流产沙
• 土壤水分

合理的植被格局能够提高土壤入渗性能和抗冲性,有效阻蚀减沙,平衡土壤保持与土壤水分保蓄二者关系,进而促进生态环境的改善。基于径流小区人工模拟降雨,研究了多种植被格局生物量密度(0、50%、100%)和分布方式(坡上分布、坡下分布、均匀分布)的土壤入渗、产流、产沙特征以及土壤储水量变化。结果表明:使用Philip模型、Kostiakov模型、Horton模型模拟坡面入渗过程,Horton模型的拟合结果最优。不同植被格局产流率的变化趋势基本一致,大体可分为两个阶段:初期阶段迅速增长,中后期阶段增长变缓并逐渐趋于稳定状态。产沙率的变化趋势随植被格局的不同而略有差异。相较于产流过程,产沙过程变化剧烈、规律性差。总体而言,降低生物量密度能够增加降雨期间的径流量(从19.21 mm到25.44—38.09 mm再到51.79 mm)和侵蚀量(从118.97 g/m2到237.57—597.90 g/m2再到1400.29 g/m2),土壤水分得到更好的保蓄。从植被分布方式的角度来看,均匀分布的植被格局有利于更好地控制土壤侵蚀和径流,却促进了土壤水分的消耗。坡下分布的植被格局,例如植被过滤带的形式,能够最好地同时控制水土流失和土壤耗水。权衡考虑水土流失防治与土壤水分消耗,建议采用适宜密度(本研究为110 g/m2)且集中分布在出口附近的植被格局。

• 单位
  中国科学院生态环境研究中心; 城市与区域生态国家重点实验室; 云南大学; 国际河流与生态安全研究院