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福建长汀是中国南方红壤丘陵区水土流失最为严重的县之一。经过几十年的持续治理,形成了大面积以马尾松纯林为主的初步治理区,普遍存在林分密度大、结构简单、林下植被缺失等问题,马尾松林下水土流失仍很严重。通过间伐改变马尾松林地郁闭度,为林下植被的恢复提供适生条件,增加林下植被种类和多样性,从而减少马尾松林下水土流失,是一种可行的措施。但是,目前对于不同郁闭度马尾松林水土流失规律尚不清楚,特别是水土流失防治效果最佳的马尾松林的郁闭度仍未确定,影响了长汀红壤侵蚀初步治理区马尾松林水土流失的持续治理。因此,研究筛选长汀红壤侵蚀区水土流失防治效果最佳的马尾松林郁闭度,揭示不同郁闭度马尾松林水土流失规律、构建马尾松林水土流失预测模型,这对长汀红壤侵蚀区初步治理区马尾松林林分改造、水土流失持续治理和生态功能提升具有重要的现实意义。鉴于此,以长汀红壤侵蚀初步治理区为研究对象,通过间伐建立的不同郁闭度(0.2、0.4、0.6、0.8)马尾松林样地,采用标准径流小区观测的方法,对不同郁闭度马尾松林水土流失和气象因子进行动态观测,比较不同郁闭度马尾松林产流量、产沙量、养分流失量的年和月变化特征,分析不同郁闭度马尾松林土壤理化特性的变化规律,分析产流产沙量及养分流失与气象因子之间的内在关系。同时利用不同郁闭度马尾松林连续1年的场降雨的水土流失和降雨因子的动态观测数据,建立自然降雨梯度,采用多元回归分析以及神经网络分析对不同郁闭度马尾松林产流产沙量进行模拟预测分析,构建马尾松林水土流失预测模型,进一步阐明马尾松林水土流失的内在规律,为长汀红壤区马尾松林水土流失的持续治理和生态功能精准提升提供科学依据。主要研究结论如下:(1)不同郁闭度马尾松林土壤容重、孔隙度、含水量、通气度等指标均表现为郁闭度0.4和0.6优于郁闭度0.2和0.8,尤其是郁闭度0.6总体优于其他郁闭度;郁闭度0.4和0.6马尾松林0-10 cm土层土壤的总碳、全氮、全钾、全磷(2019年)含量均表现为郁闭度0.4和0.6马尾松林显著大于郁闭度0.2和0.8马尾松林,而其他土层无显著差异;(2)不同郁闭度马尾松林物种丰富度表现为郁闭度0.6>0.4>0.2>0.8。郁闭度0.6马尾松林林下植物种类最多,其物种丰富度最高,物种多样性指数和丰富度指数也最高,林下植被恢复效果最佳。郁闭度0.6有利于长汀红壤侵蚀区马尾松林林下植被的恢复。(3)不同郁闭度马尾松林的径流量和泥沙流失量及养分流失量均随郁闭度的增大呈先减小后增大的趋势,不同郁闭度马尾松林水土流失量变化规律与降雨量变化规律基本保持一致。郁闭度0.2马尾松林水土流失量最大,其次为郁闭度0.8马尾松林,郁闭度0.6马尾松林水土流失量最小;在2017-2019年监测期间,郁闭度0.2、0.4、0.8马尾松林径流和泥沙流失量呈波动变化,而郁闭度0.6呈持续降低的趋势,表明郁闭度0.6马尾松林水土流失防治效果较好。(4)在自然降雨梯度条件下,长汀红壤侵蚀初步治理区不同郁闭度马尾松林产流产沙量与降雨量、I30以及降雨侵蚀力都呈极显著正相关,与降雨强度相关性均较弱,郁闭度0.4和0.6马尾松林产流产沙与降雨历时呈极显著正相关,郁闭度0.2和0.8马尾松林产流产沙与降雨历时呈显著正相关。(5)采用多元回归分析长汀红壤侵蚀初步治理区不同郁闭度马尾松水土流失与降雨因子之间的关系,结果表明,不同郁闭度马尾松林产流产沙的降雨主要驱动因子存在差异,其产流回归方程的主要变量是降雨量和I30,而产沙回归方程的主要变量是降雨量和降雨侵蚀力,其拟合度较高。(6)采用神经网络对长汀不同郁闭度马尾松林产流产沙进行模拟预测。结果表明径流量模拟预测过程中,训练相对错误为22.20%;泥沙流失量模拟过程中,训练相对错误为8.6%。(7)2种预测模型验证结果表明,多元回归径流量实测值与预测值拟合R方为0.838,泥沙流失量实测值与预测值拟合R方为0.691;神经网络模型径流预测值和实测值拟合R方为0.771,泥沙流失量预测值和实测值拟合R方为0.898,神经网络预测模型的拟合度相对较高。综上,长汀红壤侵蚀初步治理区马尾松林水土流失随郁闭度的增加呈先减小后增大的趋势,郁闭度0.4和0.6减少水土流失效果较好;养分流失的规律与径流和泥沙流失规律一致,郁闭度0.6是马尾松林林下植被恢复最佳、水土保持效果最佳的郁闭度值;不同郁闭度马尾松林产流产沙量与降雨量、I30以及降雨侵蚀力都呈极显著正相关;不同郁闭度马尾松林水土流失预测模型验证结果表明,神经网络BLP模型对长汀红壤侵蚀初步治理区马尾松林的产流产沙模拟预测具有较好的效果,是可参考的预测模型。