西南喀斯特坡地土壤-表层岩溶带结构与水文过程协同演化

【字体: 时间:2024年03月16日 来源:中国科学院亚热带农业生态研究所

编辑推荐:

     上述结果以Co-evolution among soil thickness, epikarst weathering degree, and runoff characteristics on a subtropical karst hillslope为题,发表在SCI一区Top期刊Journal of hydrology上(IF=6.4),该研究得到广西重点研发项目(AB22035058)、国家重点研发项目(2022YFF1300702)资助

  

  碳酸盐岩地貌占据了全球陆地面积的10%至15%,由于其强烈的可溶蚀性,导致土层浅薄,下伏表层岩溶带裂隙、管道网络遍布,空间异质性高,水文过程极其复杂且易受外界环境的影响。随着全球变化的加剧,预测喀斯特区水文过程如何响应极端气候及人类干扰变得至关重要。要在类似喀斯特区极高异质性地质背景下,实现基于有限参数条件的水文及物质迁移转化过程的准确刻画,关键在于深入研究水文过程、植被、土壤、表层岩溶带、基岩和其他因素之间的相互反馈机制。

  中国科学院亚热带农业生态研究所陈洪松课题组,前期在小流域尺度上,通过物探发现土壤厚度与表层岩溶带深度显著正相关,小流域植被群落、土壤类型、岩溶发育程度之间呈现出很好的空间对应关系,然而喀斯特山坡岩土结构与水文功能之间的定量关系仍不清楚。

  针对以上科学问题,陈洪松课题组依托环江站喀斯特坡地关键带三维水土过程观测平台,综合应用全坡面岩土探槽开挖、岩土结构定量刻画、多界面水文水化学过程动态监测等方法,于2019年4月至2022年5月期间共计监测了158次喀斯特关键带不同界面(地表径流、岩土界面壤中流)降雨-产流事件,同时调查了土壤-表层岩溶带结构参数(924组土壤厚度和表层岩溶风化程度配对数据)。结果表明:(1)土层厚度随下伏表层岩溶带风化程度的增加而增大,土层厚度与表层岩溶带厚度呈显著正相关关系(P<0.001);(2)非极端降雨条件下(降雨量<50mm/12h),地表径流量与土壤厚度显著正相关(P<0.001),岩土界面壤中流与土壤厚度呈显著负相关(P=0.0018),喀斯特山坡关键带产流路径发生转变的临界土壤厚度为50cm;(3)降雨量>50mm/12h条件下,不同厚度小区出现地表径流与岩土界面壤中流共存的现象,且地表径流与岩土界面壤中流显著正相关,说明地表水文过程与地下水文过程之间出现明显水文连通现象。(4)相比浅薄土壤,深厚土壤的淀积层发育,且具有较高的储水能力和CO2浓度,促进了表层岩溶带的发育,弱透水性淀积层及高透水表层岩溶带导致地表径流增加,岩土界面壤中流减少。这是喀斯特关键带土壤-表层岩溶带结构与水文过程共同演化的本质原因。研究发现的双50阈值(50cm土壤厚度以及50mm降雨量),以及喀斯特关键带结构-过程-功能的共同演化规律,能为喀斯特区水土资源可持续高效利用、高精度水土过程模型构建提供理论支撑。

  上述结果以Co-evolution among soil thickness, epikarst weathering degree, and runoff characteristics on a subtropical karst hillslope为题,发表在SCI一区Top期刊Journal of hydrology上(IF=6.4),该研究得到广西重点研发项目(AB22035058)、国家重点研发项目(2022YFF1300702)资助。

  论文链接

  图1 土层厚度与表层岩溶带风化程度的关系

  图2 常规降雨条件下(降雨量<50mm/12h)径流与土层厚度的关系 

 

  图3 喀斯特坡地土壤-表层岩溶带结构与水文过程协同演化机理示意图

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号