西南喀斯特区频发的极端降雨、独特的水文地质结构、浅薄且分布不连续的土壤、复杂的地貌类型以及高异质性景观与流域径流和产沙密切相关。但是，上述影响因素耦合叠加在一起，导致采用传统的主成分分析、因子分析等方法研究不同流域环境因子与径流和泥沙关系时会夸大或掩盖某些因子的作用，因此解析降雨、岩性、土壤、地貌和植被对喀斯特流域径流和泥沙的相对重要性仍是难点。
中国科学院亚热带农业生态研究所环江喀斯特生态系统观测研究站研究团队为解决上述问题，选取西南地区40个典型喀斯特流域，获取了2009年至2012年径流和输沙量数据，提取不同喀斯特流域降雨、岩性、土壤、地貌和植被因子共103个，采用皮尔逊相关和随机森林筛选影响径流和产沙的主导因素，并利用偏最小二乘-结构方程模型（PLS-SEM）解耦径流和产沙与其潜在影响因素之间的复杂关系。结果表明，气候、岩性、土壤、地貌和植被可解释不同喀斯特流域79%的径流变化，其中仅有降雨对径流有显著影响（P<0.01，路径系数(β)=0.589）；气候、岩性、土壤、地貌和植被可解释产沙变异的59%，其中植被对不同喀斯特流域产沙量的影响最大（P<0.01，β=-0.458），而降雨对不同喀斯特流域产沙量没有显著影响。本研究通过解耦降雨、岩性、土壤、地貌和植被对不同喀斯特流域产流产沙的影响，研究结果对于深入理解喀斯特区侵蚀产沙机理和水土保持措施的优化配置具有重要意义。
该项研究近期以Quantitatively distinguishing the factors driving runoff and sediment yield variations in karst watersheds发表在水文学领域一区期刊Water Resources Research上。该研究得到了湖南省杰出青年基金、中国科学院青年创新促进会、国家自然科学基金和湖湘青年英才等项目的共同资助。
不同喀斯特流域径流和产沙影响因素解耦
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