高原山地石漠化典型区土壤地表-地下流失贡献率研究

The soil and water loss in the rocky desertification area is one of the major environmental disasters in China. Because of the concealment and complexity of underground leakage, there’s difficult to carry out in-depth research work. It is of great significance to innovate research methods and quantify the ratio of the surface-underground leakage. This project aims to quantitatively the proportion of surface erosion and underground leakage in typical Rocky Desertification areas based on differential GPS measurement, runoff observation, scratched pile, section monitoring of underground rivers and simulation experiment, and the mechanism of soil leakage is also revealed. Finally, combined with rocky desertification grade, geographical and meteorological factors, the effects of different land use patterns on soil and water loss of karst will be clarified by the method of Redundancy analysis (RDA). The results will contribute to the scientific evaluation of the hazards of soil erosion in karst area, and provide theoretical reference for the risk assessment of soil and water loss and ecological restoration.

石漠化区二元结构水土流失是中国重大生态灾害之一，其地下漏失的隐蔽性和复杂性使得在研究手段和机理解译上面临着严峻挑战，创新研究方法、量化地表-地下流失比例研究具有重要意义。本项目以高原山地石漠化典型地区毕节撒拉溪为研究对象，将高精度差分GPS测量与径流小区结合集成监测土壤地下漏失，并通过埋桩划痕、小流域地下河断面监测和野外人工模拟等手段进行多方位联合较验，揭示喀斯特土壤地下漏失发生机制；定量估算典型石漠化区地表流失-地下漏失贡献率；结合石漠化等级、主要地理因子、气象因子等要素，基于冗余分析（RDA）阐明不同人工干预土地利用方式对喀斯特二元三维结构水土流失的影响作用。研究结果将有助于科学评价喀斯特地区水土流失的危害，为喀斯特石漠化区水土流失阻控、风险评估和生态恢复重建提供理论参考。

水土流失和石漠化是我国喀斯特区主要生态环境问题，喀斯特二元流失结构的复杂性和高度异质性，导致土壤地表-地下流失监测困难，限制了对其贡献率和发生机制的认知。针对石漠化区不同土地利用方式地表-地下流失贡献率科学问题，以毕节撒拉溪和关岭花江石漠化综合治理示范区为典型区域，从降雨侵蚀源动力-土壤稳定性特征-地表地下漏失贡献率三个方面全流程分析土壤侵蚀特征。阐明了喀斯特地区降雨侵蚀时空演变规律，中国南方喀斯特区降雨侵蚀总体呈增加趋势，但在年内和区域分布上存在强烈的时空变异性；揭示了石漠化区不同土地利用方式土壤团聚体稳定性、可蚀性特征及其影响机制，相比传统单一土地利用，石漠化区林灌草混农利用土壤团聚体的稳定性与抗蚀性更高；基于高密度定点监测和同位素示踪技术，定量估算了土壤地表流失与地下漏失奉献率。137Cs放射性同位素示踪发现人类干扰和土地利用变化控制近期土壤再分配的变化，坡中是土壤侵蚀严重区，落水洞漏失沉积率平均达11.77t.ha-1yr-1。定位监测表明地下漏失对土壤流失的贡献率占据主导地位，四种典型土地利用方式下潜在石漠化地下漏失贡献率介于75.79%-89.52%，轻度石漠化地下漏失贡献率介于73.39%-88.83%，且雨季的地下漏失率显著高于旱季，平均贡献了67.88%的土壤流失量。在项目支持下，发表SCI论文5篇，CSCD论文5篇，培养硕士生3人，研究结果可为石漠化区水土流失阻控和脆弱生态修复提供科学参考。