植被和降雨是水土流失的關(guān)鍵因素,探究二者對水土流失的影響對開展水土保持具有重要意義。該研究基于鷹潭紅壤生態(tài)試驗站5種植被結(jié)構(gòu)類型的徑流小區(qū)2016-2018年93次降雨、徑流、泥沙觀測資料以及各小區(qū)植被結(jié)構(gòu)參數(shù),利用自組織映射（self-organizing maps,SOM）方法,根據(jù)雨量、歷時、60 min最大雨強、平均雨強、降雨集中性等特征指標(biāo)劃分降雨模式,研究了不同降雨模式和植被結(jié)構(gòu)類型的水土流失特征,并采用冗余分析（RDA）定量研究降雨與植被對林下水土流失的影響。結(jié)果表明,SOM方法能客觀識別紅壤區(qū)4種典型侵蝕降雨模式,R_Ⅲ模式（短歷時、大雨強、雨量集中）是造成水土流失的主要降雨模式,R_Ⅳ模式（多雨量、大雨強、長歷時）最具侵蝕性破壞力;植被結(jié)構(gòu)類型顯著影響水土流失,水土保持功能從大到小依次為:灌草混交林、草地、低灌林、喬木林、高灌林。RDA分析表明,降雨模式與植被結(jié)構(gòu)類型能夠改變降雨、植被對水土流失的影響,隨著降雨模式由弱到強轉(zhuǎn)變,植被的水土保持功能逐漸減小,降雨影響增強,水土流失由植被主控演變?yōu)槠胶饪刂�、降雨主�?隨著植被結(jié)構(gòu)類型... 

【文章來源】：農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2020,36(05)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

組內(nèi)總方差隨聚類數(shù)目的變化

單因素方差分析顯示，不同植被結(jié)構(gòu)類型下年均徑流量與土壤侵蝕量存在一定差異（P<0.05）（圖2）。HS、F小區(qū)的土壤侵蝕量最高，分別為G、GS、LS小區(qū)2.1～3.2倍；HS小區(qū)的徑流量最高，達155.6 mm，顯著高出T、LS、GS、G小區(qū)的0.6、0.6、1.2、0.8倍（P<0.05）。5種植被結(jié)構(gòu)類型下產(chǎn)生的水土流失量從大到小排序為GS、G、LS、T、HS。由于近地表幼齡植被的活躍生長改變了土壤侵蝕敏感性[24]，導(dǎo)致各植被結(jié)構(gòu)類型下土壤侵蝕量的年際變化并不同步，而徑流量波動在各小區(qū)具有一致性。植被結(jié)構(gòu)改變降雨到達地表的過程和土壤對降雨的響應(yīng)，進而影響水土流失[25-26]。冠層與枝干通過截留雨滴、增加蒸散以減少到達地表的凈降雨量，并根據(jù)植株高度、冠層開度分配降雨動能[26]，因而高植被覆蓋的G、GS小區(qū)（表1）產(chǎn)生的徑流和土壤侵蝕小于低植被覆蓋的HS小區(qū)。針簇狀結(jié)構(gòu)的馬尾松冠層能將小雨滴合并成大雨滴，從而增加雨滴動能[27-28]，當(dāng)截留飽和后雨滴從冠層高處降落產(chǎn)生較大的侵蝕力，這也是HS、T小區(qū)中侵蝕模數(shù)較大的原因。低灌、草本等植被結(jié)構(gòu)不僅具有發(fā)達的淺層根系，還能通過改善地表水熱條件支持地表生物生長，豐富的土壤生物和根系活動改善土壤孔隙度和團聚體，增加土壤入滲潛力和抗侵蝕能力[29]。相較而言，HS、T小區(qū)表層土壤孔隙度較少、下滲渠道不足，因而產(chǎn)生較多地表徑流。

各降雨模式下歷次降雨產(chǎn)生的平均徑流與土壤侵蝕量存在顯著差異（圖4）。RIV模式下產(chǎn)生的平均土壤侵蝕量最多，顯著高出其他模式1.5～8.7倍（P<0.05），其次是RII、RIII和RI模式（圖4a）。RIV模式產(chǎn)生的平均徑流也最多，顯著高出RIII模式的1.3～8.7倍（P<0.05);RIII模式產(chǎn)生的平均徑流次之，高出RI、RII模式的0.8～2.5倍。各降雨模式下歷次降雨產(chǎn)生的平均徑流量從大到小依次為RIV、RIII、RII、RI，平均土壤流失量從大到小則為RIV、RII、RIII、RI，且在各植被結(jié)構(gòu)類型下表現(xiàn)具有一致性。圖4 不同降雨模式下次降雨產(chǎn)生的平均徑流和土壤侵蝕量


本文編號：3348700