[发明专利]一种用于高冠层林木下土壤侵蚀模拟方法

说明书

本发明公开了一种用于高冠层林木下土壤侵蚀模拟方法，涉及生态模型模拟技术领域；该方法选择高冠层林木待模拟区域，收集降雨参数和冠层高度参数，分别计算自由雨动能和穿透雨动能；判断自由雨动能是否大于穿透雨动能，若自由雨动能大于穿透雨动能，则认定冠层加强土壤侵蚀，进入步骤S3；否则，则不考虑冠层对土壤的侵蚀作用，直接计算径流侵蚀；计算土壤团聚体稳定性，然后再计算土壤溅蚀量。通过分离冠层和地表覆盖层在土壤侵蚀中的作用，新开发的土壤侵蚀模拟方法扩大了现有流域水文模型的应用范围，提高高冠层林木下土壤模拟的精度。

技术领域

本发明涉及生态模型模拟技术领域，尤其涉及一种用于高冠层林木下土壤侵蚀模拟方法。

背景技术

土壤侵蚀既通过降低土壤肥力影响植物/农作物生长，又通过地表径流影响流域水质。土壤侵蚀模拟,尤其是基于过程的土壤侵蚀模拟,是流域水文、农作物生长等生态模拟模型的重要组成模块,。现有的土壤侵蚀模拟主要针对玉米、木薯等农作物模拟径流侵蚀。此类植物的特点是冠层高度较低(＜3m)，冠层可计算为地表覆盖，对土壤有保护作用；冠层的存在降低了雨滴动能，土壤溅蚀可以忽略不计，因此土壤侵蚀主要考虑径流侵蚀。然而，对于高冠层林木，如橡胶林、桉树林等，成熟林的冠层高度一般大于7m，此时冠层截留并汇集雨滴，形成更大的雨滴形态后滴落到土壤，这个过程增大了雨滴的动能，造成了更强烈的溅蚀。因此，在高冠层林木中，溅蚀不可忽略，冠层不能算作对土壤有保护作用的地表覆盖，与之相反，冠层的存在加大了溅蚀，并与径流侵蚀一起共同构成土壤侵蚀.由于高冠层林木与低冠层农作物土壤侵蚀机理上的不同，使得现有的土壤侵蚀模型不能很好地应用于高冠层林木的土壤侵蚀和水土保持措施模拟。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高冠层林木下土壤侵蚀模拟方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于高冠层林木下土壤侵蚀模拟方法，包括以下步骤：

S1，选择高冠层林木待模拟区域，收集降雨参数和冠层高度参数，分别计算自由雨(经冠层截留后的雨滴)的动能和自由雨(未经冠层截留后的雨滴)的动能；

S2，判断自由雨动能是否大于穿透雨动能，若自由雨动能大于穿透雨动能，则认定冠层加强土壤侵蚀，进入步骤S3；否则，则不考虑冠层对土壤的侵蚀作用，直接计算径流侵蚀，进入步骤S4；

S3，计算土壤团聚体稳定性，然后再按照如下公式计算土壤溅蚀量，进入步骤S4：

Ds＝(2.82/As·Ke·exp(-1.48·D)+2.96)·P·(1-SF)

其中Ds(g·m^-2)代表溅蚀量；As为土壤的团聚体稳定性；Ke为降雨动能，即自由雨动能与穿透雨动能之和；D(m)为所产生的径流深度；P(mm)为降雨量或穿透雨量；SF为地表覆盖；

S4，结合径流侵蚀，从而获取最终的土壤侵蚀总量。

优选地，若确定是冠层加强土壤侵蚀，则土壤侵蚀总量包括溅蚀量和径流侵蚀，否则则只需要将径流侵蚀作为最终的土壤侵蚀总量。

优选地，步骤S1前还包括：首先区分冠层和地表覆盖层。

优选地，步骤S1中自由雨动能计算公式为：

Ke_FT＝8.95+8.44·log₁₀(R_int)

其中Ke_FT(J m^-2·mm^-1)代表自由雨的动能，R_int代表降雨密度(mm·h^-1)。

优选地，步骤S1中穿透雨的动能计算公式为：