東北地理所在不同土地管理措施調(diào)控黑土區(qū)坡面徑流和泥沙以及評(píng)估WEPP模型適用性取得進(jìn)展
土壤侵蝕作為土地退化的核心驅(qū)動(dòng)因素，對(duì)全球農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，尤其在中國(guó)東北黑土區(qū)等生態(tài)脆弱的重要糧食生產(chǎn)基地表現(xiàn)尤為突出。然而，針對(duì)不同土地管理措施的徑流和產(chǎn)沙的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)研究很少，更缺乏用于減緩?fù)恋赝嘶哪Ｐ托?zhǔn)和驗(yàn)證研究。因此，深入研究不同土地管理措施對(duì)東北黑土區(qū)坡面徑流和泥沙的調(diào)控作用以及評(píng)估WEPP模型適用性具有重要的實(shí)踐意義，這對(duì)區(qū)域的水土保持措施優(yōu)化和土壤侵蝕預(yù)測(cè)具有重要作用。
近日，東北地理所黑土退化與修復(fù)學(xué)科組郭明明研究團(tuán)隊(duì)在不同土地管理措施調(diào)控東北黑土區(qū)坡面徑流和泥沙以及評(píng)估WEPP模型適用性取得進(jìn)展。該項(xiàng)成果基于海倫水土保持監(jiān)測(cè)研究站（2013-2023年）的長(zhǎng)期定位觀測(cè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了自然降雨條件下六種典型土地管理措施（裸地、自然植被恢復(fù)、免耕、傳統(tǒng)耕作、少耕和等高耕作）的水土流失特征，并采用Water Erosion Prediction Project（WEPP）模型對(duì)各措施坡面在降雨事件尺度上的徑流泥沙進(jìn)行模擬驗(yàn)證。結(jié)果表明（圖1），與開墾后的裸地相比，其他5種土地管理措施分別降低徑流和土壤流失量55.8%~92.2%和92.5~99.9%，裸地對(duì)短時(shí)高頻強(qiáng)降雨的敏感性較強(qiáng)，而短時(shí)低頻中周期降雨則對(duì)其他管理措施水土流失貢獻(xiàn)最大，從水土保持角度建議實(shí)施免耕或等高耕作以減輕土壤侵蝕。植被和壟溝系統(tǒng)顯著改變了徑流和泥沙的空間通量，高侵蝕性降雨是誘發(fā)土壤流失的主要類型，這對(duì)優(yōu)化暴雨條件下的壟溝或其他坡面水保工程設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)意義。敏感性分析表明，不同管理措施下土壤侵蝕的主導(dǎo)過(guò)程存在差異：裸地、少耕和傳統(tǒng)耕作以細(xì)溝侵蝕為主，而自然植被恢復(fù)、免耕和等高耕作則以細(xì)溝間侵蝕為主導(dǎo)過(guò)程。采用高分辨率降雨斷點(diǎn)數(shù)據(jù)可有效降低了WEPP模型的氣候輸入誤差，校準(zhǔn)后的WEPP模型對(duì)各管理措施下的水土流失模擬效果較好，其中對(duì)土壤流失量的預(yù)測(cè)精度優(yōu)于徑流量預(yù)測(cè)，但等高耕作情景的模擬效果相對(duì)較差，需要進(jìn)一步優(yōu)化模型參數(shù)化方案。研究不僅為黑土區(qū)水土保持措施優(yōu)化提供了科學(xué)依據(jù)，也為發(fā)展區(qū)域土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型奠定了重要基礎(chǔ)。
研究成果近期發(fā)表在中國(guó)科學(xué)院一區(qū)Top期刊《Soil & Tillage Research》上。黑土退化與修復(fù)學(xué)科組特別研究助理陳卓鑫為論文第一作者，郭明明副研究員為通訊作者。研究得到東北地理所青年科學(xué)家小組項(xiàng)目（2023QNXZ03）和中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA28080503）聯(lián)合資助。
論文信息：Zhuoxin Chen,Mingming Guo*,Yuan Chen,Qingsong Shen,Qiang Chen,Xin Liu,Lixin Wang,Xingyi Zhang. Utilizing an 11-year runoff plot dataset to evaluate the regulation of six land management practices on runoff and sediment on Mollisols slopes and the applicability of the WEPP model. Soil and Tillage Research，2005， 252,106601.
論文鏈接：http://doi.org/10.1016/j.still.2025.106601
圖1 不同土地管理措施調(diào)控東北黑土區(qū)坡面徑流和泥沙以及評(píng)估WEPP模型適用性
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