東北地理所在氣候、地形和人類活動對侵蝕溝發育的影響和貢獻方面取得進展
我國東北黑土區是世界四大黑土區之一，為我國重要的糧食生產基地，雖然僅開墾百余年但其黑土層厚度已降至30cm左右，土壤侵蝕是黑土變薄、變瘦的主要原因，尤其是溝道侵蝕加劇土地破碎化，東北黑土區約有66.67萬條侵蝕溝，其中耕地承載了近3/4的侵蝕溝，且90%侵蝕溝仍在發育，嚴重威脅黑土區生態環境與糧食安全。以往研究雖已明確侵蝕溝發育受氣候、地形及人為活動的影響，但這些因素及其耦合作用對侵蝕溝發育的貢獻尚不清楚，尤其是耕作壟向、林帶和道路修建對侵蝕溝發育的影響尚未被量化，難以支撐黑土區溝道侵蝕溝防治與土地利用結構優化布局。
為此，東北地理所黑土退化與修復學科組在典型黑土區海倫市選擇了典型農業小流域進行侵蝕溝發育過程遙感監測和野外原位監測。通過建立耕作壟向指數（TEI）、線性地物效應指數（LEI）及林、路-溝距離指數（DL）來量化耕作壟向與道路、林帶對侵蝕溝發育的影響（圖1），研究結果表明，2013~2021年小流域尺度溝頭溯源速率、溝道擴張速率、溝蝕土壤流失速率分別為5.7 m/yr、137.4 m2/yr和428.5 m3/yr，與累計降水量、降雨侵蝕力、最大30min雨強、降雨時長均呈顯著正相關關系；溝頭坡度、溝道匯水面積、溝頭匯水面積分別是控制溝頭溯源、溝道擴張和溝蝕土壤流失的主要地形因素；平水年橫坡壟作可顯著遏制溝頭溯源，但在連續豐水年則促進切溝形成和加劇溝頭溯源，壟向與溝岸夾角在30°~90°時溝岸擴張最為劇烈，道路和林帶越密集、與等高線夾角越大，侵蝕溝發育速率越大，溝蝕速率與TEI、LEI、DL呈顯著遞增的冪函數和指數函數關系；地形、地形&人為活動、氣候&地形&人為活動分別對溝頭溯源速率、溝道擴張速率、溝蝕土壤流失速率變化的貢獻最大，分別為34%、50%、40%（圖2）。本研究結果可為從優化小流域耕作壟向與道路林帶建設布局的角度防治溝道侵蝕提供科學參考。
圖1?壟向指數與線性地物指數構建
圖2?侵蝕溝發育過程及其多因素耦合貢獻
研究成果近期發表在國際土壤學一區期刊Geoderma上。東北地理所黑土退化與修復學科組博士研究生劉欣為論文第一作者，郭明明副研究員為通訊作者。研究得到國家自然科學基金（42107356）和東北地理與農業生態研究所青年科學家小組項目（2023QNXZ03）聯合資助。
論文信息：
Liu, X., Guo, M.M*, Chen, Z.X., Zhang, X.Y., Yang, F., Zhang, S.M. Quantifying the contributions of precipitation, topography and human activity and their coupling to the development of permanent gully. Geoderma, 2024, 449, 117015.
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