利用生物标志物和复合指纹分析法识别小流域泥沙来源

Soil erosion caused by rainfall event is a complex and dynamic process. Sediment sources change with different rainfall characteristics and vegetation covers. Accurate identification of sediment sources is important for watershed management. Identification of sediment sources is also a scientific problem in understanding soil erosion mechanisms. In this study, we select a typical small watershed of the Loess Plateau, research on the alluvial soils within a check-dam. Firstly, rainfall events will correspond with sedimentary cycles. Then, we use biomarkers tracing method and fingerprinting technology to find sediment sources areas, and analyze vegetation covers of those areas. Finally, we reveal the quantitative relationships between rainfall - soil erosion - sediment sources. We introduce biomarker analysis method into soil erosion, broaden the range of applications of fingerprinting technology. The research results will be beneficial to understand sediment yeild mechanisms in a catchment scale.

降雨事件引起的水土流失是一种复杂的动态过程。不同降雨、植被覆盖条件下，流域泥沙来源变化很大，准确识别泥沙来源对流域治理有重要意义，也是进一步认识流域水土流失机制需要解决的科学问题。本研究选择黄土高原典型小流域，以淤地坝淤积泥沙为研究对象，将沉积旋回和降雨事件相对应，利用复合指纹识别法和生物标志物示踪，研究小流域次降雨过程中泥沙来源及泥沙源地植被覆盖变化，揭示降雨-植被覆盖-泥沙来源之间关系。研究结果将拓展生物标志物分析方法在土壤侵蚀研究中的应用，为深入理解流域尺度的侵蚀产沙规律提供技术支撑。

项目基于坝地沉积旋回泥沙样和坝控小流域内不同土地利用类型土样，对两者分子标志物及地球化学元素进行分析，采用复合指纹技术，利用Kruskal-Wallis H检验与多元逐步判别分析，建立辨别泥沙来源的指纹模型，旨在为更精确的指纹识别泥沙来源提供技术支持，并直接从泥沙的角度探讨退耕初期还林和自然休耕的水土保持效果。结果表明在地质条件差异不大的情况下，使用分子标志物泥沙指纹识别典型农业小流域在产沙变化。结果表明传统的地球化学元素和生物标志物都能识别泥沙来源，我们发展建立了由CPI、OEPM、C28、C21、C24、C26组成的分子标志物最佳指纹组合正确判断了86.7%的泥沙。相对于传统的地球化学元素不能提供详细的土地利用信息，而分子标志物则可以精确到物种，例如在农业小流域中不同的物种土地利用的泥沙来源。在地质差异较小流域将具有优于传统示综方法的应用前景。