红壤区马尾松林下土壤抗侵蚀能力的机理研究

为了进一步明确南方红壤区马尾松林下水土流失发生发展的机理，辅助进行林下水土流失估算与评价，选择代表性马尾松和乔灌草配置模式，采用水动力学模拟试验、土壤理化性质测定和野外径流小区观测等方法，从侵蚀过程机理出发探讨马尾松林下土壤抗侵蚀能力，明确土壤性质指标在细沟和细沟间侵蚀发生发展过程中的作用并量化其影响机制；在此基础上分析土壤性质与细沟和细沟间可蚀性之间的关系，建立基于土壤性质指标和坡面水动力学参数的土壤抗侵蚀能力计算方法，对比马尾松林下的研究结果与其他土地利用方式下的差异，并探讨差异性产生的机理；同时依托常用土壤侵蚀过程模型整合研究结果，以小区观测资料为基础对模型可蚀性因子进行敏感性分析和参数率定，构建模型因子参数率定数据库，从而扩展土壤侵蚀过程模型的应用范围，提高马尾松林下水土流失估算的精度。

我国南方红壤区次生林面临严重的林下水土流失问题，迫切需要构建合理的方法进行评价，而目前人们对林下水土流失的发生发展机理认识仍然不够。本项目以马尾松林下土壤的抗侵蚀能力为研究对象，探讨林地土壤抵抗细沟间雨滴打击和细沟径流冲刷的作用机理，在此基础上提出适用于林地土壤的土壤抗侵蚀能力指标计算方法，为常用土壤侵蚀过程模型提供必要参数。主要研究成果概括如下：（1）人工模拟降雨试验和径流小区监测结果都表明，马尾松纯林的水土流失强度与裸地对照较为接近，说明林下水土流失风险较高，而采取灌草植被恢复措施则可以显著减小林下水土流失强度。（2）通过野外人工模拟降雨试验研究了马尾松林下细沟间产流产沙过程，发现坡度和流量在影响侵蚀过程中存在交互作用，基于雨强、流量和坡度等影响因素构建了适用于林地条件的细沟间侵蚀估算模型，计算了林下土壤的细沟间可蚀性因子。（3）通过变坡水槽冲刷试验研究了林地土壤抵抗细沟水流冲刷的能力，测定了不同水流能量条件下的土壤分离速率，发现林下植被恢复可以显著提高土壤的抗侵蚀能力，建立了水动力学参数与土壤分离速率之间的关系，计算了林地土壤的细沟可蚀性与发生侵蚀所需的临界水流剪切力等参数。（4）结合试验获取的林下土壤抗侵蚀能力因子，应用坡面版WEPP模型模拟了马尾松林下水土流失过程，模拟结果具有较高的可靠性，由模拟结果可以看出细沟侵蚀是林地水土流失的主要形式，同时提出了针对传统模拟方法的修正方案，提高了模型在林地条件下的估算精度。