東北地理所在侵蝕溝調控東北黑土區融雪徑流、泥沙和養分流失過程方面取得進展
我國東北黑土區是世界四大黑土區之一，為我國重要的商品糧基地。土壤侵蝕，尤其是溝道侵蝕嚴重威脅東北黑土區的生態環境與糧食生產能力。目前，東北黑土區約有66.67萬條侵蝕溝，切溝是農業生態系統中土地退化的重要指標，是連接上坡和下游渠道的重要途徑。然而，人們對切溝如何調節融雪期間集水區徑流、泥沙和養分流失過程知之甚少，限制了對東北黑土區以土壤侵蝕防治與非點源污染控制為目標的水土保持措施與土地利用優化布局。
為此，東北地理所黑土退化與修復學科組科研人員，在典型黑土區黑龍江省海倫市選擇了2個典型切溝(F1和F2)進行融雪期徑流-泥沙-養分流失過程、水熱變化、積雪、凍融過程、溝蝕地形變化等監測，結果發現，融雪過程中，切溝匯水區進入溝道的徑流量和出口徑流量呈現多峰化趨勢。入溝和出口的徑流過程對氣溫的響應規律差異顯著，其徑流模式明顯不同。入溝總徑流量在F1和F2分別占總徑流量的57.8%和40.6%。值得注意的是，與徑流量峰值相比，峰值含沙量表現出明顯的滯后性，這主要是由于溝坡融化后對溝蝕的敏感性增加所致。溝蝕是集水區產沙的主要來源，占F1產沙量的98.2%，占F2產沙量的96.6%。此外，徑流中的養分濃度在融雪過程中呈下降趨勢，匯水區農田入溝徑流中高養分濃度和出口相對低養分濃度的差異突出了切溝在截流和稀釋徑流養分中的作用。滯回分析證實了匯水區農田和溝道對養分源頭貢獻的差異，匯水區農田分別占徑流全氮和徑流總磷損失的50.9%和93.3%，而對泥沙全氮和總磷損失的貢獻分別僅為8.3%和5.8%(圖1)。本研究結果為融雪期間侵蝕溝主導型集水區農業生態系統侵蝕的有效控制和非點源污染管理提供了科學參考。
研究成果近期發表在國際期刊Science of The Total Environment上。黑土退化與修復學科組博士研究生陳卓鑫為論文第一作者，郭明明副研究員為通訊作者。研究得到國家自然科學基金(42107356)和東北地理所青年科學家小組項目(2023QNXZ03)聯合資助。
論文信息：
Chen,Z.,Guo,M.,Zhou,P.,Wang,L.,Liu,X.,Wan,Z.,& Zhang,X. Gully regulates snowmelt runoff,sediment and nutrient loss processes in Mollisols region of Northeast China. Science of The Total Environment,2024. 173614.
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.173614
圖1?侵蝕溝調控融雪徑流-泥沙-養分流失過程
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吉公網安備22017302000214號
