東北地理所在東北黑土區(qū)切溝侵蝕過程研究方面取得新進展
東北黑土區(qū)作為國家最大的商品糧生產(chǎn)基地和重要的生態(tài)安全屏障區(qū)，目前面臨水土流失加劇，溝道侵蝕嚴重等問題。研究溝蝕發(fā)育關鍵過程和作用機制，可為黑土區(qū)切溝侵蝕防治、修復措施選擇與決策提供科學依據(jù)和支撐。梯田作為治理坡耕地、提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，同時也是一重要的水土保持田間工程措施。然而，在全球社會經(jīng)濟發(fā)展的背景下，大面積的梯田趨于荒廢，這不僅浪費了土地資源，還易導致嚴重的土壤侵蝕、坡面崩塌等土地退化問題。但東北黑土區(qū)的切溝侵蝕仍呈發(fā)展的態(tài)勢，侵蝕面積和強度在增長，切溝數(shù)量和密度在增加。目前關于農(nóng)業(yè)梯田在退耕還林后對于切溝發(fā)育的影響還缺乏直接的證據(jù)。
針對以上的關鍵問題，張斌研究員帶領的團隊基于廣泛野外考察的研究基礎，選取東北黑土區(qū)5條發(fā)育在林地中的典型活躍型切溝進行詳細測量和地貌繪圖，并結(jié)合歷史遙感影像分析、無人機和差分GPS測量、有經(jīng)驗村民訪談等多種方法，研究切溝發(fā)育的形態(tài)學特征以及與農(nóng)業(yè)梯田和退耕還林的關系。
研究結(jié)果表明，經(jīng)過長期大規(guī)模的農(nóng)業(yè)梯田和退耕還林等水土保持措施，研究區(qū)內(nèi)多數(shù)切溝已趨于穩(wěn)定，但仍可見林地下有活躍切溝發(fā)育。活躍在梯田林地上的切溝與常見切溝形態(tài)有較大差異，多見扭曲的“S”型，“之”字型和肋狀。農(nóng)業(yè)梯田的不合理設計和修建，以及廢置后的不及時檢查和維護，導致梯田面有傾斜坡度或梯田梗缺失，是研究區(qū)林地下密集的活躍切溝發(fā)育的主要原因。本研究建議增修垂直于梯田梗的截留土壩，以攔截徑流，增加入滲，對于已經(jīng)還林的農(nóng)業(yè)梯田，應該引起更多關注，重點要定期檢查和維護。
圖1 傾斜梯田匯集地表徑流導致切溝發(fā)育
圖2 “S”形切溝地形圖及梯田剖面傾斜度示意圖
該研究工作近期在線發(fā)表于Science of the Total Environment期刊（IF=6.551），東北地理所博士研究生溫艷茹為第一作者，張斌研究員和Harald Zepp教授為共同通訊作者。
該項研究工作得到了國家重點研發(fā)專項（2017YFC0504202）的資助。參加單位還包括中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所和德國波鴻魯爾大學等單位。
論文信息：Yanru Wen, Till Kasielke, Hao Li, Bin Zhang, Harald Zepp. May agricultural terraces induce gully erosion? A case study from the Black Soil Region of Northeast China. Science of The Total Environment, 2021. doi: 10.1016/j.scitotenv.2020.141715
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004896972035244X
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