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橡胶农林复合系统通过改良土壤物理和水文性质控制了土壤的退化

时间:2017-06-29  来源:科技外事处  浏览次数:   作者:蒋小金     打印  字体: 关闭

  土壤退化是与土壤侵蚀、森林锐减、生物多样性丧失等密切相关的全球性关注热点。此类与社会经济、生态环境、地理、人类活动等密切相关的问题,在生物多样性富集的西双版纳地区更显得尤为敏感和突出。 

  近三十多年以来,西双版纳地区最显著的土地利用变化就是大面积的热带雨林被结构单一的纯橡胶林所替代。尽管橡胶种植有利于当地经济的迅猛发展,但其对当地生态环境造成的负面影响也是不争的事实(如: 生物多样性丧失、土壤退化、水土流失、土壤板结、小流域水源不断枯竭等)。因此,亟待优化其单一的种植方式和发展友好型橡胶栽培模式。大量的研究表明,橡胶复合栽培模式具有显著的生态、经济效益。然而,有关橡胶农林复合系统如何控制和改善土壤退化的认知却较为匮乏,尤其是在改良土壤物理和水文性质等方面。 

  为定量评价橡胶农林复合系统对土壤物理和水文条件的改良作用,版纳植物园生态水文研究组的助理研究员蒋小金博士和刘文杰研究员及相关组员,以纯橡胶林和橡胶复合林为研究对象,采用Tübingen溅蚀、染色示踪等方法对雨水水滴动能、土壤饱和导水率、土壤水分运移行为和分布格局及规律等进行了相关实验。结果表明,与纯橡胶林相比,橡胶复合系统致使土壤溅蚀量显著降低(约0.5倍),土壤饱和导水率显著提高(14~15倍);土壤物理性质(容重降低、孔隙度增加、广义土壤结构指数升高、田间饱和持水量增强等)得到了不同程度的改善,尤其是0~20cm土壤的改良最为明显;水分活跃区主要集中在表层土壤中,间作植物根系、大孔隙(白蚁、蚯蚓等洞穴)诱发的优先流是橡胶复合系统土壤水分运移的主要形式,而土壤质地紧实的纯橡胶林则以毛管作用导致的缓慢水流为主要运移方式;土壤水分在剖面尺度上存在不同的功能区,从土壤物理角度支持了水文生态位分化的观点。这表明,在橡胶农林复合系统中,水土流失的发生根源得到了有效控制(即:土壤侵蚀的第一步—击溅侵蚀减弱、土壤水分入渗增强),并对土壤水分的补给、运输、储存起到了重要的生态调节作用(如:优先流快速将水分输送到各土层,水分交互作用则进一步将这些水分分配到土壤基质中)。因此,与橡胶单一种植诱发的土壤质量退化相比,复合系统能够明显改善土壤的物理和水文条件。 

  相关结果以Land degradation controlled and mitigated by rubber–based agroforestry systems through optimizing soil physical conditions and water supply mechanisms: A case study in Xishuangbanna, China为题,在线发表在国际学术期刊Land Degradation & Development上。 

  该研究受到国家自然科学基金(31570622)、云南省重点项目(2013FA022)、中科院“135 发展目标-突破三的资助。 

西双版纳地区的纯橡胶林和橡胶农林复合系统

 

复合系统的土壤水分运移格局和广义土壤结构指数

 

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