砒砂岩区水力侵蚀下微地貌重塑与土壤有机碳空间再分配的耦合机制

The research of terrestrial ecosystem carbon balance has been a topic in the field of global climate change for a long time. Studying the rule of soil organic carbon redistribution caused by erosion is of great significance for understanding the dynamic process of soil carbon pool. This project intends to adopt the observation of outdoor runoff plots combined with 3D laser scanning technology to quantitatively analyze the morphological changes of micro-topography and the spatial distribution of soil organic carbon under different slopes before and after rainfall. The horizontal migration, vertical leaching and sedimentary characteristics of soil organic carbon at each erosion point on the profile and slope surface will be analyzed. the remodeling process of the micro-topography on the erosive slope and its effect on the spatial movement of soil organic carbon will be studied, the coupling mechanism between micro-topography and redistribution pattern of soil organic carbon will be discussed. This study will provide a scientific reference for the study of soil carbon balance in terrestrial ecosystems under soil erosion, in order to provide a theoretical basis for the objective analysis of the erosion mechanism of soil and water loss and the scientific establishment of soil and water conservation measures.

陆地生态系统碳平衡一直是全球气候变化研究领域的热点，研究由侵蚀引发的土壤有机碳再分配规律对深入理解土壤碳库动态变化过程具有重要意义。本项目拟采用野外径流小区观测法结合三维激光扫描技术，从时空变异角度出发，定量分析降雨前后不同坡面下微地貌形态变化特征及土壤有机碳空间再分布格局；分析坡面各侵蚀点位上土壤有机碳在剖面与坡面上的水平迁移、垂直淋溶与沉积封存特征；研究水力侵蚀下坡面微地貌的重塑过程及其对土壤有机碳空间运移的影响，探讨侵蚀坡面微地貌与土壤有机碳空间再分配格局的耦合机制。本研究将对土壤侵蚀下陆地生态系统土壤碳平衡的研究提供科学参考，以期为客观分析水土流失的侵蚀机理和科学设立水土保持措施提供理论依据。

陆地生态系统碳平衡一直是全球气候变化研究领域的热点，研究由侵蚀引发的土壤有机碳再分配规律对深入理解土壤碳库动态变化过程具有重要意义。本项目拟采用野外径流小区观测法结合三维激光扫描技术，从时空变异角度出发，定量分析降雨前后不同坡面下微地貌形态变化特征及土壤有机碳空间再分布格局；分析坡面各侵蚀点位上土壤有机碳在剖面与坡面上的水平迁移、垂直淋溶与沉积封存特征；研究水力侵蚀下坡面微地貌的重塑过程及其对土壤有机碳空间运移的影响，探讨侵蚀坡面微地貌与土壤有机碳空间再分配格局的耦合机制。研究表明：（1）砒砂岩区坡面产流率和产沙率随着降雨强度的大小而改变，次降雨坡面细沟的发育过程为：溅蚀-片蚀-跌坎-连续细沟-溯源侵蚀-沟壁坍塌-沟道稳定。细沟宽度、深度增大，细沟宽深比减小，沟壑密度、细沟表面积、细沟复杂度、细沟割裂度的数值均增大。细沟的形态指标与侵蚀量呈现显著相关关系。（2）降雨前后均表现为土层越深有机碳含量越少，呈现中等变异程度，相对于降雨前，雨后各土层有机碳变异程度减弱；雨后0-1 cm土层空间自相关距离减小，结构比增大还表现为强空间相关性。而1-4 cm土层空间自相关距离均增大，结构比减少为中等空间相关性。相较于雨前，雨后斑块面积增大，空间异质性减弱且在不同空间位置呈现不同的侵蚀沉积分布。总体上坡上为侵蚀区坡下沉积区，0-2 cm土层表现为侵蚀状态且0-1 cm土层有机碳侵蚀严重区分布范围大，而2-4 cm土层有机碳沉积面积大表现为沉积状态。（3）坡面微地形在侵蚀后发生了显著变化，侵蚀后的微地形指标地表(粗糙度、微坡度、地表切割深度和地表起伏度)均高于侵蚀前。侵蚀后土壤有机碳的空间分布与侵蚀强度密切相关。水蚀降低了土壤有机碳的空间变异性，细沟侵蚀带是土壤和有机碳流失的主要来源。地表起伏度是影响侵蚀前后土壤有机碳空间分布的关键因素。地表起伏度和净亏损体积显著影响SOC的变化。