土壤水文过程对土壤砾石的响应——全球Meta分析

砾石广泛分布在土壤内部和表面,影响着土壤水文过程,对水土保持等生态系统服务产生影响.然而土壤水文过程如何响应砾石的特征(如位置、含量、覆盖面积、覆盖厚度、尺寸等)仍存在争议.本研究从全球168篇文献中提取相关数据,研究砾石特征对土壤水文过程(如土壤流失速率、蒸发速率、地表径流速率、入渗速率、土壤含水量和土壤蓄水量)和饱和导水率的作用.结果显示:砾石完全嵌入土壤内部时,饱和导水率、地表径流速率和土壤流失速率分别平均提高6.9%、12.8%和22.3%,但蒸发速率、入渗速率和土壤含水量分别平均降低15.4%、30.7%和9.9%;随着砾石含量增加,砾石对土壤水文过程的影响加强.当砾石处于土壤表层并覆盖部分地表时,促进了入渗,但蒸发速率平均降低36.9%,地表径流速率平均降低25.4%,土壤流失速率平均降低59.3%,并因此使得土壤含水量和蓄水量提升;然而由于入渗断面减小,入渗速率随砾石覆盖度增加而减小.当地表完全被砾石覆盖时,蒸发速率平均降低59.5%,入渗速率平均降低76.5%,但土壤含水量和蓄水量有所提升;除入渗速率外,砾石对土壤水文过程的影响随覆盖厚度的增加而增强.砾石部分嵌入土壤表面时,地表径流速率平均提高15.3%,土壤流失速率平均提高34.7%,土壤含水量平均提高24.3%,但入渗速率有所降低;然而由于水分运动路径的曲折度增加,高砾石覆盖度时地表径流速率降低.此外,相较于其他砾石特征,砾石尺寸对土壤水文过程的影响较弱.本研究有助于深化砾石影响土壤水文过程的认知,对土壤与水文相关模型的构建和优化具有重要意义.