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依托中國科學院環(huán)江喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站（以下簡稱環(huán)江站），監(jiān)測了喀斯特關鍵帶不同界面降雨-產(chǎn)流事件并調查了土壤-表層巖溶帶結構參數(shù)，發(fā)現(xiàn)了“雙50”閾值以及喀斯特關鍵帶結構-過程-功能的共同演化規(guī)律。相關成果在線發(fā)表于《水文學雜志》。
之前，陳洪松課題組在小流域尺度上，通過物探發(fā)現(xiàn)土壤厚度與表層巖溶帶深度顯著正相關，小流域植被群落、土壤類型、巖溶發(fā)育程度之間呈現(xiàn)出很好的空間對應關系，但喀斯特山坡巖土結構與水文功能之間的定量關系仍不清楚。
針對以上問題，陳洪松課題組依托環(huán)江站喀斯特坡地關鍵帶三維水土過程觀測平臺，綜合應用多種方法，于2019年4月至2022年5月期間共計監(jiān)測了158次喀斯特關鍵帶不同界面（地表徑流、巖土界面壤中流）降雨-產(chǎn)流事件，同時調查了土壤-表層巖溶帶結構參數(shù)，獲得924組土壤厚度和表層巖溶風化程度配對數(shù)據(jù)。
結果表明，土壤厚度隨下伏表層巖溶帶風化程度的增加而增加，土壤厚度與表層巖溶帶厚度呈顯著正相關關系；非極端降雨條件下，地表徑流量與土壤厚度顯著正相關，巖土界面壤中流與土壤厚度呈顯著負相關，喀斯特山坡關鍵帶產(chǎn)流路徑發(fā)生轉變的臨界土壤厚度為50厘米；降雨量大于每12小時50毫米條件下，不同厚度小區(qū)出現(xiàn)地表徑流與巖土界面壤中流共存的現(xiàn)象，且地表徑流與巖土界面壤中流顯著正相關，說明地表水文過程與地下水文過程之間出現(xiàn)明顯的水文連通現(xiàn)象。
同時，相比淺薄土壤，深厚土壤的淀積層發(fā)育，表現(xiàn)出較高的儲水能力和CO2通量，促進了表層巖溶帶的發(fā)育，弱透水性淀積層及高透水表層巖溶帶導致地表徑流增加，巖土界面壤中流減少。這是喀斯特關鍵帶土壤-表層巖溶帶結構與水文過程共同演化的本質原因。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.130499
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