近日，我校喀斯特研究院李瑞研究员课题组在水文学领域著名期刊Journal of Hydrology（IF=5.9）（中科院一区TOP）在线发表了题为“Binary response of runoff generation and erosion processes to karst vegetation-soil-rock structure and its hydrodynamic mechanisms”的研究论文。该论文聚焦喀斯特石漠化坡地植被-土壤-岩石结构（VSRS），基于野外土壤流（漏）失环境特征的调查，采用室内人工模拟试验，系统研究了微地块尺度径流生成和侵蚀过程对VSRS的复杂响应，量化了水土“二元”流失过程对不同VSRS变化的响应，揭示了VSRS驱动水土地表/地下流失过程的水动力机制，建立了水动力特征与产流产沙之间的数量关系。

喀斯特坡地石漠化发生发展过程形成了独特的植被-土壤-岩石结构，导致地表过程十分复杂。尽管它们具有重要意义，但二元界面的径流生成和侵蚀过程对VSRS的响应仍知之甚少。本研究在具有二元结构的喀斯特微地块上开展了人工模拟降雨试验。基于雨强（R）和VSRS驱动，研究了二元界面的径流和泥沙输出过程及其水动力学机制。结果显示，地表产流速率（SR_r）随苔藓盖度（MC）及岩石裸露率（RE）的增加而减小，随土层厚度（ST）的增加而增大，增幅≥4.98%。随着R的增加，地表产流量（SR）和径流渗漏量（RL）呈增大趋势，但SR增幅更大。这表明SR更易受R影响。随着试验梯度的增加，地表泥沙产量（SS）呈现复杂变化，而泥沙渗漏量（SL）呈单一增大趋势（r≥0.46，p＜0.05）。不同VSRS下均有径流和泥沙漏失，初始速率大于0.09 L·min^-1或0.02 g·min^-1。这说明喀斯特区的水土漏失可能具有普遍性。SR和SS占比随R的增加而增大，在强降雨条件下（120mm/h）成为主要损失途径。水动力参数对SR_r的预测效能比对地表泥沙速率（SS_r）高出12.25%，V是SR_r的最佳因子（R²＞0.84，P＜0.01）。

该研究进一步丰富了喀斯特地区土壤侵蚀理论，并可为建立喀斯特区坡地水力驱动的土壤侵蚀模型提供有力支持，以及为区域水土保持措施体系的完善提供理论参考。

研究区地理位置及土壤流（漏）失环境特征

室内人工模拟试验装置示意

产沙过程随降雨历时的变化特征

该文第一作者系李瑞研究员（通讯作者）指导的2021级自然地理学硕士生敬俊。该研究得到了国家自然科学基金(32360421;32060372)、贵州省自然科学基金重点项目(QianKeHe JiChu ZK-[2023] Key029)、贵州省林业局科研项目(QianLinKeHe [2024]19)和贵州师范大学学术新苗项目(QianShiXinMiao [2021] A14)的联合资助。

论文全文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2024.132319