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土地利用变化通过改变土壤团聚体的稳定性调控了降雨侵蚀

时间:2022-04-18  来源:科技外事处  浏览次数:   作者:朱习爱     打印  字体: 关闭

  土壤侵蚀是威胁全球生态环境、粮食安全的重要因素。溅蚀作为土壤侵蚀的初始阶段,为径流输沙提供了大量物质基础。团聚体是土壤结构的基本单元,其稳定性、有机质含量是评估土壤抗侵蚀能力的重要指标,而由雨滴击打作用引起的团聚体破碎、土壤颗粒迁移则是降雨侵蚀过程的关键环节。热带地区的暴雨频发,大规模的土地利用变化不仅改变区域的景观格局和地表生态过程,还极大改变了生态系统的初级生产力和碳收支、区域水资源/气候的调节能力。而森林类型的转变可能会通过改变植物凋落物的输入,进而调控土壤团聚体稳定性、影响坡面的土壤侵蚀过程。 

  解析森林类型转变如何影响土壤侵蚀过程,版纳植物园生态水文研究组研究人员采用土壤筛分结合野外实验,测定了热带雨林转变为橡胶纯林后土壤团聚体尺度的降雨-溅蚀效应及其影响因子。结果表明:(1)与热带雨林相比,人工纯林的土壤团聚体有机碳含量、水稳定性指数及平均重量直径分别降低31%9%48%,这些性质的退化导致了土壤团聚体尺度的溅蚀速率明显增加(1);(2)土壤团聚体溅蚀速率随粒径先增加后降低,最低和最高溅蚀速率分别发生在10–8 mm0.5–0.25 mm粒径范围,人工纯林土壤中显著增加的中微团聚体数量1–0.15 mm土壤溅蚀速率的增加具有重要贡献;(3)团聚体溅蚀速率与降雨动能、降雨量及降雨强度呈显著正相关,但与团聚体有机碳含量呈负相关;这表明,增加土壤有机质含量(如:增凋落物输入量)有助于促进土壤颗粒团聚化、增强土壤抗侵蚀能力。相关结果以Aggregate stability and size distribution regulate  rainsplash erosion: evidence from a humid tropical soil under different land-use regimes为题,发表在Geoderma上。 

  此外,为探寻土地利用变化对植物凋落物产量及相关养分循环过程的影响,研究人员还不同林型的凋落物产量及其化学组成进行3年的监测结果表明:(1)与热带雨林相比,人工纯林的凋落物产量、现存量及通过凋落物沉降的养分量显著降低(2);(2)凋落物输入主要发生在旱季,风速、温度及太阳辐射是影响凋落物产量的主要气候因子;(3)尽管人工纯林的土壤发生了一定程度的退化,但植物群落具有较好的养分吸收能力(较高的NPCaMg利用效率),反映了植物对贫营养生境的适应特性。相关结果Reduced litterfall and decomposition alters nutrient cycling following conversion of tropical natural forests to rubber plantations为题,发表在Ecological Indicators上。 

  1. 森林类型转变降低了土壤团聚体稳定性进而加剧了土壤溅蚀 

  2. 森林类型转变对凋落物产量及养分循环的影响 

 

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