中國科學院亞熱帶農業生態研究所環江喀斯特生態系統觀測研究站在喀斯特山坡關鍵帶多界面產流機制及淺表層水資源高效利用新途徑方面取得進展，相關研究成果近期以Harnessing subsurface flow at the soil‐bedrock interface as a hidden water resource for rainwater harvesting: Insights from long‐term hydrological monitoring on a humid karst hillslope為題發表在美國地球物理學會（AGU）旗艦期刊Water Resources Research，陳洪松研究員為論文通訊作者，付智勇研究員為第一作者。

西南喀斯特區雖降水豐沛，但土層淺薄、巖石滲漏性強，地表存不住水，地下水深埋。在廣大尚未實現集中供水的偏遠喀斯特山區，工程性缺水與巖溶干旱問題突出，集蓄雨洪徑流仍然是該區不可替代的干旱緩解策略。喀斯特山區地下巖溶空間形成的復雜網絡狀裂隙、管道、地下河系統替代了地表溝道系統，導致其地表溝道系統不發育，無法準確判別徑流路徑，采用傳統土山區的小型蓄排灌工程，很難達到雨洪徑流的高效調蓄與利用。因此，從地球關鍵帶及山坡水文學的視角，系統揭示降雨過程中喀斯特山坡主要水文路徑及其產流機制，是研發適用于該區特殊地質背景的水資源高效利用模式、創建高精度水文預測模型的前提。

研究依托環江站喀斯特關鍵帶地上-地下水土過程聯動觀測平臺，基于長期水文水化學監測與巖土結構精細刻畫，系統揭示了喀斯特山區淺表層關鍵帶主要水文路徑與徑流觸發機制，證實了淺表層巖土界面壤中流是喀斯特山坡次降雨徑流的重要組成部分，其能作為一種方便利用的新水源，有望解決傳統依靠地表集水面的雨洪徑流集蓄方法在該區適用性差的問題。研究結果表明：喀斯特山坡巖土界面壤中流流量顯著高于地表徑流，雨季尤為明顯；若將巖土界面壤中流歸并到雨洪徑流集蓄系統，雨水收集效率從2.2%提高到13.1%；控制巖土界面壤中流發生概率的關鍵結構因素包括土壤厚度和基巖風化程度，淺土層（<50 cm）和弱風化基巖分布區是發生巖土界面壤中流的熱點區域；次降雨量、前期降雨量及巖土系統水分虧缺量是影響巖土界面壤中流量的主要氣象因子。

本研究基于野外臺站大平臺，跨越了地學生態學基礎理論研究與生產應用實踐之間的鴻溝，有望探索出一條基于堅實理論研究認識支撐的技術研發和產業應用系統性解決方案新路徑。本研究證明，巖土界面壤中流是喀斯特山區一種尚未普遍認識到的重要雨洪資源，其為喀斯特山區水資源“開源”提供了一種新思路。充分考慮并利用喀斯特淺層多界面隱蔽伏流路徑，有望將喀斯特山區傳統點上單一集水轉變為面上多途徑互補集水模式，形成多來源相補、季節均衡的雨水集蓄新模式，從而拓展旱季救命水保障渠道，為緩解全球廣大喀斯特區巖溶干旱問題提供理論與技術支撐。

該研究得到了國家自然科學基金聯合重點基金、國家重點研發計劃項目的資助。

論文鏈接

喀斯特山坡地表徑流與巖土界面壤中流交互作用及其對降雨量的響應機制