西南喀斯特洼地林下凋落物水文效应的试验研究

Karst landscape is widely distributed in southwest China with extensive outcrops, and shallow soils. Therefore, it is of importance to study the hydrological functions of forest floor litter in this area. Floor litter can affect rainfall interception, infiltration, soil evaporation, soil water storage, and also has strong water holding capacity. Though floor litter is an important water source for vegetation, the utilization ratio of water in which is unclear. This project will be conducted in a typical forest land in karst depression, using field monitoring and hydrogen and oxygen stable isotope technique. We aim (1) to study the effect of floor litter on water infiltration and evaporation; (2) to analyze the dynamics of soil moisture and its influence on vegetation water consumption under the condition of litter coverage; (3) to clarify water utilization ratio and its seasonal change of floor litter with different thicknesses and decomposition degrees; (4) to explore the water supply mechanism of forest litter for vegetation. This research will be conductive to deepen understanding the eco-hydrological functions of floor litter. This research will also provide scientific reference for regulating vegetation construction in karst area of southwest China.

我国西南喀斯特地区土层浅薄，持水保水能力弱，因此，研究该区广泛分布的林地地表凋落物的水文功能具有重要意义。林下凋落物影响降雨截留、入渗，土壤蒸发和土壤储水量，同时也对水分具有较强的吸持能力，是植被利用的一个重要水分来源，但其中的水分被植被利用的比例尚不明确。为此，项目选择喀斯特洼地典型林地为研究对象，通过野外定位观测，结合氢氧稳定同位素技术，研究林下凋落物对水分入渗和蒸发的影响，分析凋落物覆盖下土壤水分动态特征及其对植被耗水的影响，阐明植被对不同厚度和分解程度凋落物层水分的利用比例及干湿季节变化，探究林下凋落物对植被的供水机制。研究结果一方面有助于深化认识林下凋落物的生态水文功能，另一方面可为西南喀斯特地区植被建设调控提供科学参考。

西南喀斯特地区土壤浅薄，持水能力低，容易导致土壤水分亏缺。地表凋落物的存在可能对土壤水分变化特征具有重要作用，进而影响植被利用。针对地表凋落物的土壤水文效应研究相对较少。本项目利用定位观测、同位素示踪、时间稳定性和小波相干等方法研究了喀斯特地区不同覆盖条件对土壤水分变化特征的影响，阐明了土壤水分对影响因素的尺度依赖性，发展了不同覆盖下土壤水分预测方法。主要成果：（1）凋落物可以显著增加土壤含水量，减小土壤水分的变化幅度，增强植被对干旱的适应能力；（2）利用改进的时间稳定性方法可以精确预测其他覆盖类型或深层土壤水分，提高土壤水分管理效率；（3）剖面土壤水分之间具有显著相关性，土壤水分对气象因子具有尺度依赖性，降雨和相对湿度主要在大尺度下影响土壤水分，而气温和风速对土壤水分的影响相对较小；（4）CRNS不仅可以较为精确的评估喀斯特小流域中尺度土壤水分，同时也可对点尺度土壤水分进行精准预测，有利于不同覆盖条件土壤水分的统一管理。研究成果将会为喀斯特区植被建设、水资源管理和石漠化治理提供科学依据和技术支持。该项目共计发表SCI 论文3 篇，项目第一标注2 篇，第三标注1篇。