西南喀斯特流域水文過程研究取得進展
西南喀斯特地區生態環境脆弱，土壤淺薄、巖石裸露率高，強烈的巖溶作用形成地表、地下雙層結構，水文過程迅速且時空異質性高。在全球氣候變化背景下，極端氣候發生頻率增加，旱澇災害嚴重，亟需探明喀斯特流域水文過程及其調控機制。與非喀斯特地區土壤層調控水文過程為主不同，喀斯特地區水文過程主要由植被、土壤、表層巖溶帶以及管道、裂隙耦合而成的復雜多界面結構控制。但是，如何定量評估土壤-表層巖溶帶系統及多重儲水/導水介質（管道、裂隙、基質）對徑流的調蓄作用，是提升喀斯特流域水源涵養功能面臨的主要難題。此外，如何評估流域水文過程對植被變化的響應是衡量區域生態恢復工程水文效應的重要指標。
亞熱帶農業生態研究所環江喀斯特生態系統觀測研究站陳洪松課題組依托木連小流域水文監測系統，結合物探技術和穩定氫氧同位素/水化學（NO3-、TOC、Ca2+、Mg2+、HCO3-）示蹤技術，分析了地表溪流水和不同類型泉水的補給過程，評估了土壤-表層巖溶帶和管道-裂隙-基質系統對溪流水補給的調蓄作用。結果發現，溪流水平均滯留時間為43周，間歇泉（1號泉水）平均滯留時間（23周）明顯低于常流泉（2號泉水，201周）。這是因為間歇泉補給區內裸巖率高，土壤和表層巖溶帶相對淺薄且管道裂隙發育，導致含水層儲水空間小、調蓄能力差，對降雨響應更敏感。雖然在周尺度上，間歇泉、常流泉和溪流水新水補給比例分別可達到80%、60%和55%，但在年際尺度上溪流水和泉水均主要受到舊水補給（>90%），降雨通過與前期地下水充分混合后補給泉水和溪流水。另一方面，小流域地表溪流水的主要補給源不是出流泉水（旱季補給比例較高，但最大不超過25%），而是以壤中流和表層巖溶帶水為主的地下徑流。
以NO3-為示蹤劑，將溪流水補給來源概化為土壤和表層巖溶帶兩種儲水介質，應用二元混合模型，發現表層巖溶帶是溪流水的最重要補給來源。次降雨事件中，土壤水對溪流水的貢獻量最大僅有16.8%；而在年尺度，土壤水平均供水量為1.4%。將表層巖溶帶進一步細分為管道、裂隙、基質，根據水流在三種導水介質中的滯留時間不同而引起的電導率值的差異，應用電導率頻率分布（CFD）方法，發現由于小流域巖溶化發育程度較低，基質流均是溪流水最主要的補給來源（旱季>80%、雨季>55%），但管道在小流域富水階段也是重要的排水通道（最大10%-15%）。
在區域尺度，分析了1980s~2015年龍江流域（1.6萬km2）及其3個子流域（環江流域，中洲小江流域和東小江流域）水文要素的時空變化特征及其與植被覆蓋變化的關系，定量、半定量區分了氣候變化和植被恢復對徑流的影響。結果發現，4個流域2003~2015年徑流量較1985~2002年減少，降雨量對年徑流減少的貢獻率為17.5~52.9%，顯著低于非喀斯特流域的研究結果，表明喀斯特流域徑流對植被變化的響應更加敏感。植被恢復能有效提升區域水文調節功能，退耕還林等人類活動改變了徑流在季節尺度上的分配，其對非汛期徑流增加的貢獻率與流域喀斯特地貌占比呈負相關。在喀斯特地貌占比較大的龍江流域（81%）和環江流域（66%），植被恢復是非汛期徑流增加的主要原因；而在喀斯特地貌占比較小的中洲小江流域（61%）和東小江流域（26%），植被覆蓋沒有發生突變，非汛期徑流增加主要受氣候變化影響。
研究成果以Hydrological Response of Karst Stream to Precipitation Variation Recognized through the Quantitative Separation of Runoff為題發表在Science of the Total Environment期刊上；以Seasonal Recharge of Spring and Stream Waters in a Karst Catchment Revealed by Isotopic and Hydrochemical Analyses為題，發表在Journal of Hydrology期刊上；以Separating the Relative Contributions of Climate Change and Ecological Restoration to Runoff Change in a Mesoscale Karst Basin為題，發表在Catena期刊上。該研究得到國家自然科學基金、中科院國際伙伴計劃、廣西自然科學基金、中科院西部學者項目的資助。
泉水和溪流水平均滯留時間估算（左）和新舊水補給比例的季節性變化特征分析（右）
溪流水補給來源（管道、裂隙、基質）季節性變化特征
1985—2015龍江流域植被變化（左）及氣候變化和人類活動對季節尺度徑流變化的貢獻（右）
