低山丘陵高礫石含量對土壤水氮輸移循環的影響

　　由于土地利用/覆被變化、氣候變化和成土母質風化等因子的共同作用，丘陵山區水土流失嚴重，土壤中的礫石含量很高，體積比可達30%以上。據統計，在地中海低山丘陵地區，高礫石含量的土壤面積占比達60%；而在我國，約有18%的國土面積被礫石性土壤所覆蓋。許多研究表明，土壤中大量礫石的存在，會改變一系列關鍵地表過程，影響著流域水土資源的可持續利用和生態環境的保護與優化。然而，現有的土壤水文與生物地球化學循環模型均未考慮礫石的影響，導致高礫石土壤的水-氮輸移循環模擬精度難以保證，也無法連續、定量地揭示礫石對土壤水文和氮素循環的影響機制。

　　針對該科學問題，中國科學院南京地理與湖泊研究所研究員朱青課題組從①高礫石含量影響土壤水力性質和②高礫石含量減少了參與土壤水-氮循環中的土壤顆粒等兩個方面切入開展研究。針對切入點①，研究中引入多峰持水函數，將高礫石土壤劃分為礫石相和土壤相，從而提取高礫石土壤的水力性質特征，并將該函數耦合到傳統的土壤水文模型（Hydrus-3D）和碳氮生物地球化學模型（DNDC）中，顯著提高了高礫石土壤的水分滲漏、土壤儲水量、氧化亞氮排放、硝態氮淋失等關鍵土壤水-氮輸移循環過程的模擬精度。針對切入點②，研究根據實測礫石和土壤顆粒的體積比，進一步修正Hydrus-3D和DNDC模型的模擬結果并用實測數據進行驗證，獲取了更加可靠的土壤水-氮輸移循環模擬結果。此外，研究評估發現，在未來氣候變化的背景下，如果不考慮土壤中礫石的含量，土壤儲水量和土壤硝態氮淋失會被顯著高估，而土壤氧化亞氮的排放量則存在被低估的可能性。因此，研究呼吁在土壤調查和數據庫構建以及土壤水、碳和氮循環模擬的研究中引入土壤礫石的相關參數，以便更加準確地揭示和評估分布廣泛的高礫石土壤的水文和生物地球化學循環過程與污染物排。