東北地理所在溝道調(diào)控自然降雨下黑土區(qū)農(nóng)業(yè)集水區(qū)徑流、泥沙、氮和磷的流失模式取得進(jìn)展
我國(guó)東北黑土區(qū)是世界四大黑土區(qū)之一，為我國(guó)重要的商品糧基地。土壤侵蝕，尤其是溝道侵蝕嚴(yán)重威脅東北黑土區(qū)的生態(tài)環(huán)境與糧食生產(chǎn)能力。目前，東北黑土區(qū)約有66.67萬(wàn)條侵蝕溝，切溝作為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中土地退化的重要指標(biāo)，是連接上坡和下游河流和湖泊等水體的關(guān)鍵紐帶。然而，在降雨過程中溝道如何調(diào)節(jié)徑流、泥沙及其攜帶的氮、磷流失卻知之甚少，限制了對(duì)東北黑土區(qū)以土壤侵蝕防治與非點(diǎn)源污染控制為目標(biāo)的水土保持措施與土地利用優(yōu)化布局。
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)在降雨下溝道調(diào)控東北黑土區(qū)農(nóng)業(yè)集水區(qū)徑流、泥沙、氮和磷的流失模式取得進(jìn)展。該項(xiàng)研究以東北黑土區(qū)2條侵蝕溝所在集水區(qū)為研究對(duì)象，對(duì)2022、2023年所有次降雨過程中入溝和出流域的徑流、泥沙、氮和磷流失過程進(jìn)行了原位監(jiān)測(cè)。結(jié)果表明：集水區(qū)63.9%的徑流源自坡面，而溝道貢獻(xiàn)了集水區(qū)95.1%的土壤流失量；在總氮和總磷流失中，溝道的作用也顯著大于坡面，分別貢獻(xiàn)了集水區(qū)總氮和總磷流失總量的71.6%和94.8%。徑流與泥沙來(lái)源的空間異質(zhì)性顯著改變了氮磷流失形態(tài)，從坡面到溝道，總氮流失的主導(dǎo)形態(tài)從徑流總氮轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗌晨偟瑫r(shí)進(jìn)一步提高了集水區(qū)內(nèi)泥沙總磷流失的占比（>90%）?？偟涂偭琢魇?duì)土壤流失過程的敏感性均顯著高于徑流過程（圖1）。這表明，在以溝道為主導(dǎo)的集水區(qū)中，控制土壤流失比減少?gòu)搅鞲苡行Ь徑廪r(nóng)田氮、磷的流失，因此調(diào)流控蝕應(yīng)作為農(nóng)業(yè)集水區(qū)氮磷管理的優(yōu)先策略。研究結(jié)果可為溝道主導(dǎo)型農(nóng)業(yè)集水區(qū)的侵蝕防治和面源污染治理提供科學(xué)依據(jù)。
研究成果近期發(fā)表在中國(guó)科學(xué)院一區(qū)Top期刊《Journal of Hydrology》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。研究得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDA28080503）和東北地理所青年科學(xué)家小組項(xiàng)目（2023QNXZ03）聯(lián)合資助。
論文信息：
Zhuoxin Chen,Mingming Guo*,Xin Liu,Lixin Wang,Qiang Chen,Jiarui Qi,Qingsong Shen,Xingyi Zhang. Gully transforms the loss pattern of runoff,sediment,nitrogen,and phosphorus in agricultural catchment of Northeast China. Journal of Hydrology,2025,660,133503.
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.133503
圖1 自然降雨下溝道對(duì)所在集水區(qū)徑流、泥沙和養(yǎng)分的調(diào)控作用
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