间作模式改善了土壤的水分优先流(大孔隙流)特性
土地利用变化(LUCC)导致的土壤退化,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、人类活动等相关的问题,在生物多样性富集的西双版纳地区尤为突出。
近几十年来,大面积单一橡胶种植给西双版纳的生态环境带来了诸多负面影响(如:生物多样性降低、土壤退化、水土流失、小流域水源不断枯竭等)。为改善当地生态环境,多种形式的橡胶间作复合种植模式得以构建。多年的实践表明,间作种植模式在改善土壤理化性能、减少土壤侵蚀、遏制水土流失、增强土壤蓄水能力等方面具有明显的优势。然而,作为森林水文循环的重要组成部分,坡面尺度上的土壤水分入渗和优先流(大孔隙流)特性仍不明确。
为准确评价橡胶间作模式的生态水文服务功能,版纳植物园生态水文研究组博士研究生朱习爱在导师刘文杰研究员、蒋小金副研究员指导下,采用染色示踪、田间入渗等方法对橡胶间作种植模式的土壤水分入渗规律、土壤优先流(大孔隙流)分布特征进行了相关实验。结果表明:(1)间作种植模式的土壤田间饱和导水率(Ks)呈现出极高的空间异质性;(2)间作植物区域的土壤初始入渗率(IIR)、稳定入渗率(Is)和Ks 均显著高于橡胶种植区域;(3)对间作植物区域而言,距离间作植物茎干越远、Ks越低,而橡胶行内的Ks则低于行带间的Ks;(4)在间作植物区域,改善的土壤物理性质、增多的根系/土壤动物活动、大量非匀质的土壤孔隙等增强了土壤水分的入渗力、增多了土壤优先流(大孔隙流)的发生,因此间作植物使得土壤水分的深层入渗和补给得到了保障,而单一橡胶树区域则导致了土壤的水分匮缺;(5)间作种植模式内土壤水力特性的高度空间异质性有利于地表水、地下水的再分配,增强了土壤的蓄水能力和植物水分的可利用性,也消减了水土流失的发生。因此,与单一橡胶种植诱发的水分流失相比,间作种植模式改善了流域水资源的可利用性。
相关结果以Can intercrops improve soil water infiltrability and preferential flow in rubber-based agroforestry system?为题,发表在Soil & Tillage Research上。
该研究得到国家基金(41701029、31570622)、中科院“青促会”(2018430)、版纳园“135”方向一(2017XTBG-F01)等资助。感谢版纳园中心实验室、版纳生态站的帮助。
间作模式改善流域生态水文服务功能
间作模式的土壤水分优先流(大孔隙流)特征