東北地理所在侵蝕溝調(diào)控東北黑土區(qū)融雪徑流、泥沙和養(yǎng)分流失過(guò)程方面取得進(jìn)展
我國(guó)東北黑土區(qū)是世界四大黑土區(qū)之一，為我國(guó)重要的商品糧基地。土壤侵蝕，尤其是溝道侵蝕嚴(yán)重威脅東北黑土區(qū)的生態(tài)環(huán)境與糧食生產(chǎn)能力。目前，東北黑土區(qū)約有66.67萬(wàn)條侵蝕溝，切溝是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中土地退化的重要指標(biāo)，是連接上坡和下游渠道的重要途徑。然而，人們對(duì)切溝如何調(diào)節(jié)融雪期間集水區(qū)徑流、泥沙和養(yǎng)分流失過(guò)程知之甚少，限制了對(duì)東北黑土區(qū)以土壤侵蝕防治與非點(diǎn)源污染控制為目標(biāo)的水土保持措施與土地利用優(yōu)化布局。
為此，東北地理所黑土退化與修復(fù)學(xué)科組科研人員，在典型黑土區(qū)黑龍江省海倫市選擇了2個(gè)典型切溝(F1和F2)進(jìn)行融雪期徑流-泥沙-養(yǎng)分流失過(guò)程、水熱變化、積雪、凍融過(guò)程、溝蝕地形變化等監(jiān)測(cè)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，融雪過(guò)程中，切溝匯水區(qū)進(jìn)入溝道的徑流量和出口徑流量呈現(xiàn)多峰化趨勢(shì)。入溝和出口的徑流過(guò)程對(duì)氣溫的響應(yīng)規(guī)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(xiàn)出明顯的滯后性，這主要是由于溝坡融化后對(duì)溝蝕的敏感性增加所致。溝蝕是集水區(qū)產(chǎn)沙的主要來(lái)源，占F1產(chǎn)沙量的98.2%，占F2產(chǎn)沙量的96.6%。此外，徑流中的養(yǎng)分濃度在融雪過(guò)程中呈下降趨勢(shì)，匯水區(qū)農(nóng)田入溝徑流中高養(yǎng)分濃度和出口相對(duì)低養(yǎng)分濃度的差異突出了切溝在截流和稀釋徑流養(yǎng)分中的作用。滯回分析證實(shí)了匯水區(qū)農(nóng)田和溝道對(duì)養(yǎng)分源頭貢獻(xiàn)的差異，匯水區(qū)農(nóng)田分別占徑流全氮和徑流總磷損失的50.9%和93.3%，而對(duì)泥沙全氮和總磷損失的貢獻(xiàn)分別僅為8.3%和5.8%(圖1)。本研究結(jié)果為融雪期間侵蝕溝主導(dǎo)型集水區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)侵蝕的有效控制和非點(diǎn)源污染管理提供了科學(xué)參考。
研究成果近期發(fā)表在國(guó)際期刊Science of The Total Environment上。黑土退化與修復(fù)學(xué)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(guó)家自然科學(xué)基金(42107356)和東北地理所青年科學(xué)家小組項(xiàng)目(2023QNXZ03)聯(lián)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(diào)控融雪徑流-泥沙-養(yǎng)分流失過(guò)程
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