【摘 要】
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大部分有机碳富集在土壤表层,降雨过程中雨滴对表层土壤结构的破坏,土壤颗粒受到雨滴击溅而破碎,有机碳释放,导致侵蚀带走的泥沙通常有机碳含量较高,随着径流的分离和搬运,密度较低的细颗粒和颗粒结合态有机碳随着径流优先转移,并且一部分有机碳暴露于易于发生矿化的生态环境当中发生矿化反应而释放,一部分随着径流迁移,分离的土壤连同土壤有机碳,在景观环境中输移和再分布。目前,次降雨过程中不同土地利用下径流碳与泥沙
【基金项目】
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国家自然科学基金青年基金“土壤侵蚀背景下的西南山区典型水库富营养化历史反演“（41807071）；
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大部分有机碳富集在土壤表层,降雨过程中雨滴对表层土壤结构的破坏,土壤颗粒受到雨滴击溅而破碎,有机碳释放,导致侵蚀带走的泥沙通常有机碳含量较高,随着径流的分离和搬运,密度较低的细颗粒和颗粒结合态有机碳随着径流优先转移,并且一部分有机碳暴露于易于发生矿化的生态环境当中发生矿化反应而释放,一部分随着径流迁移,分离的土壤连同土壤有机碳,在景观环境中输移和再分布。目前,次降雨过程中不同土地利用下径流碳与泥沙碳流失关系的研究主要集中于人工模拟降雨试验、径流小区观测试验以及数字模拟等方法对单一土地利用类型碳流失途径展开的研究,而自然次降雨过程中,综合考虑土地利用配置体系下碳流失途径的研究较少。因此,本研究以重庆涪陵王家沟流域及忠县石盘丘小流域不同土地利用配置的四个子流域A、B、C、D集水区为研究对象,综合考虑次降雨过程中,不同土地利用配置下径流可溶性有机碳（DOC）和泥沙总碳（TC）的流失特征和规律。在四个子流域A、B、C、D出口处分别采集径流和泥沙样,共计16场次降雨过程,430个次降雨过程泥沙及径流样品以及流域不同土地利用泥沙源地样品213个。以此监测次降雨过程中四个子流域径流DOC和泥沙TC的动态变化,通过分析次降雨过程中径流碳和泥沙碳流失特征及泥沙碳来源,为三峡库区农业小流域固碳增汇提供理论依据。主要研究结果如下:（1）在王家沟流域,A子流域采用“农桑配置旱坡地梯田”和“农桑配置水田”的典型库区消纳污染物的技术体系,这些不同土地利用配置会显著降低农业小流域的地表径流速度并增加径流停留时间,能拦截过滤地表径流并且抑制径流的携沙能力。其中A子流域和B子流域的产沙量分别为4672.52g/ha及5171.03g/ha。C流域平均产沙约为2432.23 g/ha,而D子流域的平均产沙量比C子流域大一倍以上,达到了5171.03g/ha。同样的道理,在石盘丘流域C子流域中大规模配置了包含了山顶林地、山坡草地和生态池塘、梯级水田、生态植物篱埂坎、以及流域底部生态湿地等在降雨-产流-产沙的不同阶段中均发挥了积极作用。（2）对2个小流域监测发现,次降雨过程中,径流碳是流域碳流失的主要来源,而泥沙碳虽然贡献度不及径流碳,但也是流域碳流失的重要部分,在2个流域4个子流域中,仅有3场次降雨的泥沙碳多于径流碳（王家沟流域,5/18AB子流域,6/8A子流域）。DOC与泥沙碳的比重会因为径流量大小和降雨强度变化,而出现一定动态特征。径流碳流失通量呈现出线性、指数和对数分布特征,这与降雨事件中降雨强度变化有关。其中石盘丘10次降雨过程中径流碳流失通量均大于泥沙碳流失通量,2019/6/11、2019/6/22、2019/7/8和2019/7/19 4次降雨事件中径流和泥沙碳流失累计通量比最大值分别达为10.87、10.87、27.82和18.97。（3）王家沟子流域A坡耕地贡献了54.01%的泥沙碳,植物篱梯田贡献了34.67%的泥沙碳,桑园仅贡献了11.32%的泥沙碳;而在子流域B,坡耕地贡献了泥沙中33.17%的碳,桑园、无植物篱梯田及植物篱梯田分别贡献了泥沙中29.50%、25.23%及12.09%的碳。而在忠县石盘丘流域,子流域C中,柑橘园贡献40.98%的泥沙碳,坡耕地贡献38.37%的泥沙碳,而临时休耕地贡献了泥沙碳的20.64%;在D子流域,绝大多是泥沙碳是有坡耕地贡献,为67.77%,其次为梯田,占比20.27%,最小的为坡耕地,为11.96%。（4）子流域A中的坡耕地和子流域B中,高强度的人类活动（即不合理的沟道开挖和高强度机械耕作）已经使某些水土保持措施无效化。C和D子流域由于不同的植被覆盖和措施体系,地表糙度也存在差异,糙度越大对泥沙迁移的延缓作用也会增大,而D集水区的传统方式耕作,地表糙度下降,导致了泥沙的快速迁移。临时休耕措施能显著降低地表产流时,降低产沙能力;构建植物篱或过滤带能够拦截径流和泥沙;因此,在防控泥沙碳的流失时,需要不同措施的搭配和多种土地利用配置相结合的农林水复合措施体系,将会更有优势。
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