Mechanisms of lateral and linear extension of gullies (dongas) in a subhumid grassland of South Africa

Autor: Sandrine Caquineau, Pascal Podwojewski, J.C. Hughes, Jean-Louis Janeau
Přispěvatelé: Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (iEES Paris ), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Variabilité à long terme du climat de l'océan (VALCO), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), School of Agricultural, Earth and Environmental Sciences (SAEES), University of KwaZulu-Natal [Durban, Afrique du Sud] (UKZN), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU), University of KwaZulu-Natal (UKZN)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Earth Surface Processes and Landforms
Earth Surface Processes and Landforms, 2020, 45 (13), pp.3202-3215. ⟨10.1002/esp.4960⟩
Earth Surface Processes and Landforms, Wiley, 2020, 45 (13), pp.3202-3215. ⟨10.1002/esp.4960⟩
ISSN: 0197-9337
1096-9837
DOI: 10.1002/esp.4960⟩
Popis: International audience; The formation of deep gullies (called ‘dongas’ locally) in rangeland in KwaZulu‐Natal Province in South Africa is a natural phenomenon. These U‐shaped, very wide gullies have considerable lateral expansion due to the episodic collapse of sidewalls.The dongas have developed in duplex soils such as Luvisols and Lixisols formed on Permian sedimentary rocks or unconsolidated Quaternary colluvium. This study combined morphological, mineralogical and chemical characterization with measurements of grain‐size content, structural stability and the complete shrinkage curve to detect changes in soil properties of the different horizons located in the gully banks.The different soil horizons present clear and sharp differences in physical and mineralogical properties. The topsoil with complete grass cover is very resistant to soil detachment. However, the leached E horizon and the BC horizon have low structural stability. The soil profile down to and including the Bt horizon contains exclusively illite in the clay fraction, while the BC colluvial layer and the C horizon (mudstone) contain expandable interstratified illite–smectite. The Bt horizon has a high water content at saturation and high shrinkage, while the BC and C horizons have a high residual shrinkage and a very low water content at saturation.Because this type of gully expansion is not significantly linked to slope value or the stream power index (SPI) at the gully head, to land‐use change, high rainfall intensities or the threshold of concentrated runoff being exceeded at the gully head, other causes were investigated. It was concluded that the heterogeneity between horizons with different mineralogical properties and structural stabilities, soil types and parent material, anisotropic water‐saturation and shrink‐swell properties are of major importance. This heterogeneity between different soil horizon morphologies and their physical properties can explain why the relationship between the critical slope and the drainage area for gully initiation showed a threshold for gullying much lower than that found elsewhere.
Databáze: OpenAIRE
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