近日，我校喀斯特研究院李瑞研究员课题组在地球科学领域1区TOP期刊Catena （IF=5.4）在线发表题为“Defining watershed-scale sediment delivery ratio using functional connectivity: exploring the relationship between monthly-scale sediment delivery ratio and soil erosion — a case study from a karst watershed”的研究论文。该研究提出了一个简单而新颖的喀斯特区土壤侵蚀-沉积物输移评估框架，在这一新颖的框架下，首次采用改进的适用于喀斯特区的功能连通性定义了泥沙输移比（SDR）模型。同时，结合课题组前期成果，引入石漠化因子优化了通用土壤侵蚀模型，建立了适用于喀斯特区的RUSLEk模型。在此基础上，评估了月尺度下的喀斯特流域产沙量和沉积物来源潜在风险区分布。
SDR关联了流域尺度上的土壤侵蚀和沉积过程。考虑SDR的时空可变性对流域沉积物产量评估和确定下游沉积物来源热点区具有重要意义。本研究利用改进的模型在中国南方喀斯特流域进行连续多年的土壤侵蚀和输沙模拟，在此基础上组成侵蚀-输移框架（ED）识别泥沙优先管理区。结果表明，使用改进的SDR和RUSLEk模型模拟产沙量性能良好。受植被和降雨的共同作用，SDR值在6月和5月最高，8月SDR值最低。受降雨状况影响，雨季SDR变率高于旱季。降雨主导了SDR年际变化趋势，随植被覆盖增加，SDR年际变化逐渐减小。受土地利用影响，泥沙输移热点区域随季节变化发生转移，不同土地利用类型的植被覆盖变化可以改变沉积物级联机制、调节沉积物连通性。高SDR值可能归因于稀疏的植被、高岩石出露率和变化的坡度；反之，SDR低值则归因于茂密的植被、低岩石裸露率和城镇。流域出口近端是泥沙来源的热点区域。
量化月尺度下流域SDR有助于了解泥沙输移潜在风险区的季节和空间变化。综合考虑侵蚀和输移的关系确定侵蚀产沙风险区可为流域管理者精准制定流域水土保持措施提供科学参考。该研究提出的方法框架是一种对数据要求相对较低的数值方法，经过简单的计算可提供空间泥沙输移信息，再结合传统的经验模型能够估计泥沙来源风险区，以帮助流域管理者确定优先治理区。对于缺乏长期水文监测信息的地区而言，利用该方法框架预测土壤流失风险具有不可替代的优势。
图形摘要
模型验证结果
子流域土壤侵蚀-泥沙输移关系
该文第一作者系李瑞研究员指导的2022级自然地理学硕士生肖林绿。该研究得到了国家自然科学基金(32060372; 32360421)、贵州省自然科学基金重点项目(QianKeHe JiChu ZK-[2023] Key029)和贵州省林业局科研项目(QianLinKeHe[2024]19)的联合资助。
论文全文链接：https://doi.org/10.1016/j.catena.2024.108443
