我国东北黑土区是世界四大黑土区之一，是我国重要的粮食生产基地。虽然仅开垦百余年，但东北黑土层厚度已降至30cm左右。黑土变薄、变瘦的原因在于土壤侵蚀，尤其是沟道侵蚀加剧了土地破碎化。东北黑土区约有66.67万条侵蚀沟。其中，耕地承载了近3/4的侵蚀沟，且90%侵蚀沟仍在发育，威胁黑土区生态环境与粮食安全。有研究明确了侵蚀沟的发育受到气候、地形及人为活动的影响。而这些因素及其耦合作用对侵蚀沟发育的贡献尚不清楚，尤其是耕作垄向、林带和道路修建对侵蚀沟发育的影响尚未被量化，难以支撑黑土区防治沟道侵蚀与土地利用结构优化布局。

　　中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土退化与修复学科组在典型黑土区海伦市进行侵蚀沟发育过程遥感监测和野外原位监测。该研究通过建立耕作垄向指数、线性地物效应指数以及林、路-沟距离指数来量化耕作垄向、道路、林带对侵蚀沟发育的影响。

　　研究表明，2013年至2021年小流域尺度沟头溯源速率、沟道扩张速率、沟蚀土壤流失速率与累计降水量、降雨侵蚀力、最大30min雨强、降雨时长呈正相关关系；沟头坡度、沟道汇水面积、沟头汇水面积分别是控制沟头溯源、沟道扩张和沟蚀土壤流失的主要地形因素；平水年横坡垄作可遏制沟头溯源，而在连续丰水年则促进切沟形成并加剧沟头溯源，且在垄向与沟岸夹角为30°~90°时，沟岸扩张最为剧烈；道路和林带越密集且与等高线夹角越大，侵蚀沟发育速率越大；沟蚀速率与耕作垄向指数、线性地物效应指数以及林、路-沟距离指数呈递增的幂函数和指数函数关系；地形、地形-人为活动、气候-地形-人为活动对沟头溯源速率、沟道扩张速率、沟蚀土壤流失速率变化的贡献最大。

　　上述成果可从优化小流域耕作垄向与道路林带建设布局的角度为防治沟道侵蚀提供科学参考。

　　近期，相关研究成果发表在Geoderma上。研究工作得到国家自然科学基金委员会等的支持。

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侵蚀沟发育过程及其多因素耦合贡献

供稿人：杨越

审核人：文成锋