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    【中國科學報】揭示喀斯特山坡巖土結構與水文功能協同演化機制

    發布時間:2023-12-14 來源:亞熱帶農業生態研究所

      中國科學院亞熱帶農業生態研究所研究員陳洪松課題組依托中國科學院環江喀斯特生態系統觀測研究站(以下簡稱環江站),監測了喀斯特關鍵帶不同界面降雨-產流事件并調查了土壤-表層巖溶帶結構參數,發現了“雙50”閾值以及喀斯特關鍵帶結構-過程-功能的共同演化規律。相關成果在線發表于《水文學雜志》。

      之前,陳洪松課題組在小流域尺度上,通過物探發現土壤厚度與表層巖溶帶深度顯著正相關,小流域植被群落、土壤類型、巖溶發育程度之間呈現出很好的空間對應關系,但喀斯特山坡巖土結構與水文功能之間的定量關系仍不清楚。

      針對以上問題,陳洪松課題組依托環江站喀斯特坡地關鍵帶三維水土過程觀測平臺,綜合應用多種方法,于2019年4月至2022年5月期間共計監測了158次喀斯特關鍵帶不同界面(地表徑流、巖土界面壤中流)降雨-產流事件,同時調查了土壤-表層巖溶帶結構參數,獲得924組土壤厚度和表層巖溶風化程度配對數據。

      結果表明,土壤厚度隨下伏表層巖溶帶風化程度的增加而增加,土壤厚度與表層巖溶帶厚度呈顯著正相關關系;非極端降雨條件下,地表徑流量與土壤厚度顯著正相關,巖土界面壤中流與土壤厚度呈顯著負相關,喀斯特山坡關鍵帶產流路徑發生轉變的臨界土壤厚度為50厘米;降雨量大于每12小時50毫米條件下,不同厚度小區出現地表徑流與巖土界面壤中流共存的現象,且地表徑流與巖土界面壤中流顯著正相關,說明地表水文過程與地下水文過程之間出現明顯的水文連通現象。

      同時,相比淺薄土壤,深厚土壤的淀積層發育,表現出較高的儲水能力和CO2通量,促進了表層巖溶帶的發育,弱透水性淀積層及高透水表層巖溶帶導致地表徑流增加,巖土界面壤中流減少。這是喀斯特關鍵帶土壤-表層巖溶帶結構與水文過程共同演化的本質原因。

      相關論文信息:https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.130499

     ?。?a >原載于《中國科學報》 2023-12-14 第3版 綜合)


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