水保全重室郭文召副研究员发现极端降雨下黄土高原浅层滑坡主要通过促进产沙来加速土壤碳氮流失

来源:水保全重室 作者:郭文召 时间:2025-11-07

近日,水土保持与荒漠化整治全国重点实验室郭文召副研究员课题组在土壤侵蚀研究领域取得新进展,揭示了极端降雨诱发的浅层滑坡对土壤碳、氮流失具有显著加剧作用。研究以“Shallow landslide accelerates soil carbon and nitrogen loss by facilitating sediment production in steep gully-slope under extreme rainfall”为题在地学领域权威期刊Water Resources Research发表。论文通讯作者为郭文召副研究员,第一作者为西北农林科技大学水土保持科学与工程学院硕士研究生陈振来。黄河水利学研究院水持研究所张攀正高级工程师等参与了该项研究。

浅层滑坡是全球陡坡地区常见的自然灾害,在极端降雨频发的背景下,其对土壤养分流失的影响尚未系统量化。黄土高原作为中国水土流失最为严重的区域之一,是研究这一过程的天然实验室。研究团队在黄土高原典型植被沟坡(坡度约35°,植被覆盖>70%)上布设了7个原位试验小区,模拟了60 mm/h雨强、270 mm累计降雨量的极端降雨过程,系统对比了有、无滑坡发生下径流、泥沙、碳氮流失的差异。

研究发现与无滑坡小区相比,滑坡使径流量、泥沙流失量、总有机碳和总全氮流失量分别增加了2.4倍、21.3倍、14.1倍和14.1倍。滑坡导致径流-泥沙关系出现间断和突变,其对产沙的影响远大于产流的影响。更重要的是,滑坡显著改变了养分流失的形态构成,降低了径流溶解态有机碳占总流失有机碳、溶解态全氮占总流失全氮的比例,而相对提高了泥沙结合态有机碳、泥沙结合态全氮的比例。数据显示,滑坡后高达98%的有机碳和93%的全氮以泥沙结合态形式流失,表明泥沙已成为碳氮迁移的绝对主导载体。此外,滑坡后碳氮流失速率与径流率的相关性变得不显著,但与输沙率始终保持极显著相关。本研究基于径流和泥沙建立了养分流失方程(P < 0.01),揭示了浅层滑坡通过改变“径流-泥沙-养分”的耦合关系,极大加速了土壤碳氮的流失。研究成果强调,在滑坡多发区应侧重拦沙,将为该区生态修复、碳氮源汇管理及下游水体富营养化防控提供科学依据。

该研究受到国家自然科学基金(42277346; U2443214)等资助。

原文链接:https://doi.org/10.1029/2025WR04049912

图1 研究区及试验小区

2 CK(无滑坡)和SL(有滑坡)小区的径流泥沙特征

3 CK(无滑坡)和SL(有滑坡)小区的碳氮流失特征

4 累积径流量/输沙量与累积土壤碳/氮流失量的相关性

5 水沙(径流–泥沙)关系

6径流/泥沙流失率与土壤碳/氮流失率的关系

编辑:王容娜

终审:李小梅


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