東北地理所在溝道調控自然降雨下黑土區農業集水區徑流、泥沙、氮和磷的流失模式取得進展
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，切溝作為農業生態系統中土地退化的重要指標，是連接上坡和下游河流和湖泊等水體的關鍵紐帶。然而，在降雨過程中溝道如何調節徑流、泥沙及其攜帶的氮、磷流失卻知之甚少，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。
近日，東北地理所黑土退化與修復學科組郭明明研究團隊在降雨下溝道調控東北黑土區農業集水區徑流、泥沙、氮和磷的流失模式取得進展。該項研究以東北黑土區2條侵蝕溝所在集水區為研究對象，對2022、2023年所有次降雨過程中入溝和出流域的徑流、泥沙、氮和磷流失過程進行了原位監測。結果表明：集水區63.9%的徑流源自坡面，而溝道貢獻了集水區95.1%的土壤流失量；在總氮和總磷流失中，溝道的作用也顯著大于坡面，分別貢獻了集水區總氮和總磷流失總量的71.6%和94.8%。徑流與泥沙來源的空間異質性顯著改變了氮磷流失形態，從坡面到溝道，總氮流失的主導形態從徑流總氮轉變為泥沙總氮，同時進一步提高了集水區內泥沙總磷流失的占比（>90%）。總氮和總磷流失對土壤流失過程的敏感性均顯著高于徑流過程（圖1）。這表明，在以溝道為主導的集水區中，控制土壤流失比減少徑流更能有效緩解農田氮、磷的流失，因此調流控蝕應作為農業集水區氮磷管理的優先策略。研究結果可為溝道主導型農業集水區的侵蝕防治和面源污染治理提供科學依據。
研究成果近期發表在中國科學院一區Top期刊《Journal of Hydrology》上，黑土退化與修復學科組特別研究助理陳卓鑫為論文第一作者，郭明明副研究員為通訊作者。研究得到中國科學院戰略性先導科技專項（XDA28080503）和東北地理所青年科學家小組項目（2023QNXZ03）聯合資助。
論文信息：
Zhuoxin Chen,Mingming Guo*,Xin Liu,Lixin Wang,Qiang Chen,Jiarui Qi,Qingsong Shen,Xingyi Zhang. Gully transforms the loss pattern of runoff,sediment,nitrogen,and phosphorus in agricultural catchment of Northeast China. Journal of Hydrology,2025,660,133503.
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.133503
圖1 自然降雨下溝道對所在集水區徑流、泥沙和養分的調控作用
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吉公網安備22017302000214號
