依托環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站建立的喀斯特關(guān)鍵帶觀測平臺，中國科學院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所研究員陳洪松課題組綜合地球物理勘探、水文氣象、機器學習等方法，量化了喀斯特小流域土壤-表層巖溶帶厚度空間分布特征，明確了峰叢洼地小氣候穩(wěn)定性及其影響因素，初步揭示了關(guān)鍵帶結(jié)構(gòu)對水文過程的影響。相關(guān)研究成果分別發(fā)表于《應(yīng)用生態(tài)學報》《土壤學報》和《國際土壤科學雜志》《環(huán)境管理雜志》。
由于技術(shù)手段的限制，如何刻畫土壤-表層巖溶帶厚度及其復雜性仍然是研究難點，這限制了對喀斯特關(guān)鍵帶結(jié)構(gòu)與水文過程相互作用機制的認識，制約了西南喀斯特地區(qū)植被恢復初見成效背景下的生態(tài)水文功能評估。
課題組基于地球物理勘探技術(shù)量化了小流域土壤和表層巖溶帶厚度空間分布及其影響因素。結(jié)果顯示，小流域平均土壤厚度遠低于表層巖溶帶厚度，兩者在空間上高度正相關(guān)，隨海拔升高而減少。坡地占小流域總面積的79%，僅貢獻了47%的土壤體積，平均土壤和表層巖溶帶厚度遠小于洼地。地形、土壤性質(zhì)和植被類型對表層巖溶帶厚度的總解釋率高達63%，其中土壤厚度、土壤容重、土壤碎石含量是影響其發(fā)育的主要因素。
同時，峰叢洼地尺度植被類型表現(xiàn)出明顯的坡面分異，沿坡向上由喬-灌-草向灌-草過渡，導致太陽輻射對土壤-表層巖溶帶溫度的控制作用隨著海拔降低而減弱。研究還發(fā)現(xiàn)，風化強度決定峰叢洼地整體水文特性及微環(huán)境特征。強風化山坡土壤層較厚，節(jié)理裂隙發(fā)育，整體滲透性強；弱風化山坡整體滲透性弱，但局部管道裂隙發(fā)育，具有優(yōu)先流特征。環(huán)境溫度每變化1 ，強風化和弱風化坡面土壤表層巖溶帶溫度變化幅度分別為 0.28 和 0.32 。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.117656
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