寒区坡耕地融雪径流与氮素迁移机制：从实验室模拟到农田尺度预测

《CATENA》：Modeling snowmelt runoff and nitrogen dynamics: from laboratory to sloping farmland in cold regions

本文系统研究寒区农田融雪过程中径流产生与硝酸盐氮（NO3–-N）释放的关键驱动机制，通过实验室控制实验与野外验证相结合，构建了适用于坡耕地场景的融雪径流-氮素耦合模型。研究发现初始雪层氮含量、冻融循环、雪水当量（SWE）及坡度等因素显著影响氮素释放的"离子脉冲"现象，为农业面源污染防控和洪水风险管理提供了创新性工具。

　　

Highlight

融雪径流的变化规律

为保障雪层稳定性，样品在启动融化实验前需在0°C环境下平衡3小时。图2展示了不同处理条件下的融雪径流动态。温度调控（TMRG）处理表现出显著的融化加速效应，1小时内达到峰值径流速率（290 mL/h），全过程仅需6小时，远快于其他处理（图2a）。相比之下，高雪水当量处理呈现延长融化周期...

融雪期径流与NO₃^–-N释放特征

图2揭示高温会显著加速融雪速率，导致径流提前结束。具有高雪水当量和经历冻融循环的雪层初期径流速率较慢，但后期因温度梯度增大和优先流通道形成而呈现流量上升。野外实验中，较陡坡度会提前启动径流，且除极高SWE情况外通常更早完成融化过程。

结论

本研究通过识别径流产生和NO₃^–-N释放的关键控制因子及其阈值，推动了寒区农田融雪过程建模的进展。所开发模型成功整合了温度动态、冻融循环、坡度特征及氮素分馏释放机制，有效拓展了传统度日模型在农业坡地的应用。通过七类典型情景的验证表明，模型对融雪径流和氮素释放过程的模拟具有优异精度。

第二个Conclusion

（注：原文中第二个Conclusion部分内容与第一个Conclusion重合，此处根据实际内容进行整合翻译）该模型为农业景观中的洪水风险和氮素淋失管理提供了有效工具，其创新性在于将物理过程与经验参数化方法相结合，适用于数据稀缺的寒区农田环境。