長江三峽森林土壤大孔隙特征及其優(yōu)先流效應研究.pdf

1、降水可在森林土壤大孔隙中形成優(yōu)先流，這一過程是森林調(diào)蓄徑流和保持水土的主要方式。垂直分異顯著的山地林區(qū)，各垂直帶內(nèi)森林土壤的空間異質(zhì)性表現(xiàn)突出，在野外實驗的基礎(chǔ)上開展土壤大孔隙和優(yōu)先流相關(guān)研究能夠加深對森林土壤涵養(yǎng)水源機理的認識，在理論上理解森林調(diào)節(jié)水文的過程，在實踐上預測山區(qū)土地利用變化對水循環(huán)的影響，為退耕還林、天然林恢復與重建以及山區(qū)水土保持工程提供理論支持與決策依據(jù)。
　　長江三峽地處我國地勢二、三級階梯轉(zhuǎn)換地帶，區(qū)內(nèi)氣候

2、、地形、土壤和水文等自然地理要素復雜，尤其是垂直分異顯著的山地林區(qū)。長江三峽庫區(qū)歷來是我國土壤侵蝕和洪澇災害多發(fā)區(qū)域，已成為生態(tài)環(huán)境保護的重點地區(qū)之一。長江三峽森林土壤水文過程直接影響長江中下游地區(qū)的生態(tài)安全，森林土壤水文功能有賴于大孔隙及其優(yōu)先流過程。長江三峽不同垂直帶內(nèi)森林土壤大孔隙及優(yōu)先流形成的影響因素不同，其涵養(yǎng)水源和調(diào)節(jié)徑流的能力差異顯著。因此在長江三峽山區(qū)開展森林土壤大孔隙及優(yōu)先流研究可以明確森林地表徑流產(chǎn)流機理，提高產(chǎn)流預

3、測精度，對有效開展地表水和地下水資源管理，減輕水土流失、地下侵蝕及山體崩塌、泥石流滑坡等具有重要現(xiàn)實意義。
　　本研究在長江三峽庫區(qū)庫首段宜昌市夷陵區(qū)鄧村鄉(xiāng)-大老嶺林場山區(qū)選取了4處不同海拔高度的典型樣地設置實驗小區(qū)，其中3處為森林-土壤樣地，分別是亞高山大老嶺溫性落葉闊葉林-山地棕壤樣地、中山白水頭常綠落葉針闊混交林-山地黃棕壤樣地、低山竹林灣暖性針葉林-山地黃壤樣地;1處農(nóng)業(yè)棄耕坡地，低山羅家?guī)r蒿草棄耕地。利用染色示蹤法對實驗

4、區(qū)各樣地土壤大孔隙及優(yōu)先流進行觀測和模擬，應用Photoshop7.0軟件對土壤剖面染色圖像進行解析，探討三峽庫區(qū)各垂直帶內(nèi)森林土壤大孔隙空間分布特征、森林土壤優(yōu)先流形態(tài)特征及發(fā)生類型、不同類型的森林土壤與棄耕地土壤大孔隙成因差異。研究發(fā)現(xiàn)，長江三峽庫區(qū)不同垂直帶內(nèi)森林土壤大孔隙特征存在一定差異，森林土壤中優(yōu)先流過程的垂直變化顯著，優(yōu)先流過程對水分入滲影響較大，顯著影響流域水文過程。本文研究結(jié)果如下:
　　(1)長江三峽山地不同垂

5、直帶內(nèi)植被-土壤類型的差異，導致土壤剖面大孔隙特征不同。亞高山溫性落葉闊葉林山地棕壤和中山常綠落葉針闊混交林山地黃棕壤中根孔類大孔隙廣泛分布，染色面積比例高。低山暖性針葉林山地黃壤淋溶淀積層中裂隙較深，染料下滲深度最大，而亞高山山地棕壤則因表層腐殖質(zhì)對入滲溶液的吸附性強，染料下滲深度較小。草本植被覆蓋的棄耕坡地土壤結(jié)構(gòu)性差，根孔和裂隙少，染色比例和深度顯著低于森林土壤。
　　(2)長江三峽山地不同垂直帶內(nèi)森林土壤優(yōu)先流特征在各發(fā)生

6、層間呈現(xiàn)不同的變化趨勢。各海拔高度森林-土壤樣地腐殖質(zhì)層內(nèi)優(yōu)先流表現(xiàn)為洞穴流，其中亞高山地帶喬木根系發(fā)達，洞穴流最顯著，中山和低山地帶植被以淺根植物為主，洞穴流流量和流速降低。森林-土壤樣地淋溶淀積層內(nèi)優(yōu)先流有洞穴流和裂隙流兩種形式，海拔較低的山地林區(qū)土壤發(fā)育程度低，淋溶淀積層中傾斜和垂直的裂隙廣布，優(yōu)先流較腐殖質(zhì)層變異較大。棄耕地土壤中大孔隙數(shù)量少、孔徑小，優(yōu)先流受土層交界面含水量的差異影響，表現(xiàn)為指流。
　　(3)植被類型、土