高原鼠兔土丘微地形对裸露坡面侵蚀水动力学的调控机制研究——以黄河源区高寒草甸为例

针对黄河源区高寒草甸因高原鼠兔(Ochotona curzoniae)筑丘行为引发的土壤侵蚀问题，研究人员通过6种降雨强度(10–60 mm h?1)模拟实验，结合冗余分析(RDA)和结构方程模型(SEM)，揭示了微地形变化通过直接(路径系数0.856)和间接水动力特征(路径系数0.742)双重机制影响侵蚀过程，发现地表切割度是调控径流量与输沙量的关键因子，为退化草甸生态修复提供理论依据。

　　

【论文解读】
在青藏高原东北部的黄河源区，高寒草甸占据着80%的土地面积，是维系区域生态安全的关键屏障。然而，全球气候变暖与人类活动的双重压力下，这片被誉为"中华水塔"的脆弱生态系统正面临严峻挑战——植被退化、土壤侵蚀、生物多样性锐减等问题接踵而至。尤其令人担忧的是，高原鼠兔(Ochotona curzoniae)的爆发性繁殖使其成为草甸退化的"隐形推手"。这些小家伙每年将1–5 T ha^?1的地下土壤搬运至地表，形成缺乏植被固结的松散土丘，导致70%的草甸面积遭受破坏，最终演变为独特的"鼠丘裸露斑块"。尽管已有研究关注鼠兔活动的生态影响，但关于其塑造的微地形如何通过水动力学过程加剧土壤侵蚀，始终是悬而未决的科学谜题。

青海大学等机构的研究团队在《CATENA》发表的研究成果填补了这一空白。通过设计6种降雨强度(10–60 mm h^?1)的60分钟模拟实验，结合三维激光扫描技术获取毫米级精度的微地形数据，并运用冗余分析(RDA)和结构方程模型(SEM)等多元统计方法，首次系统解析了鼠丘裸露坡面侵蚀的水动力耦合机制。研究特别关注了表面切割度、地表起伏度等新型微地形参数，同时测定雷诺数(Re)、径流功率等16项水动力学指标。

【Variation of runoff volume and sediment yield with rainfall duration】
实验数据显示，随着降雨强度从10 mm h^?1增至60 mm h^?1，单位时间输沙量呈现指数级增长，最高增幅达372.78%。有趣的是，侵蚀呈现明显的空间分异——土丘上半部以剧烈侵蚀为主（最大平均侵蚀深度4.159 cm），下半部则以沉积为主导，93.4%的径流小区面积发生显著侵蚀。

【Analysis of soil erosion characterization】
研究发现鼠丘松散堆积体的特殊结构是侵蚀敏感性的根源：新鲜挖掘的细颗粒物质缺乏植被根系固结，孔隙度高达普通草甸土的2.3倍。当降雨强度超过30 mm h^?1时，所有坡面流均呈现层流状态(Re<500)，但流动形态从缓流转变为急流，导致侵蚀功率参数显著提升(P<0.05)。

【Conclusions】
研究突破性地揭示了微地形影响侵蚀的双通道机制：既可直接作用于水蚀过程（路径系数0.856），也可通过改变水动力特征产生间接影响（路径系数0.742）。其中地表切割度被确认为调控径流输沙的核心因子，而雷诺数(Re)是最具表征力的水动力学参数。该成果为高寒区退化草甸的"精准修复"提供了新思路——通过调控微地形空间异质性阈值，可有效阻断"鼠兔活动-微地形改变-水动力强化-侵蚀加剧"的恶性循环。研究团队建议未来生态工程应重点关注土丘上半部的稳定化处理，这对维持黄河源区生态安全具有重要意义。