東北黑土區(qū)89%的侵蝕溝仍然處于活躍發(fā)展階段，典型黑土區(qū)坡長坡緩、匯水面積大，在強降雨條件下極易引發(fā)嚴重溝頭溯源，溝頭溯源是地形、植被、土壤自身抗蝕性相互作用的結(jié)果，調(diào)查發(fā)現(xiàn)不同土地利用上的溝頭剖面土壤結(jié)構(gòu)層次復(fù)雜多變，這意味著不同土地利用溝頭土壤抗蝕性沿深度變化差異巨大，并展現(xiàn)出顯著不同的溝頭溯源過程。但當(dāng)前關(guān)于典型黑土區(qū)侵蝕溝溝頭抗蝕性特征及其關(guān)鍵影響因素尚不清楚。

　　“黑土地溝道復(fù)合侵蝕過程與生態(tài)修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)”研究團隊以海倫市為代表的典型黑土區(qū)，以發(fā)育在林地、草地、撂荒地、坡耕地、治理溝道中發(fā)育的切溝溝頭為研究對象，針對不同土地利用溝頭土壤抗蝕性及其關(guān)鍵影響因素開展了研究。

　　圖1 發(fā)育在不同土地利用上的溝頭

　　研究發(fā)現(xiàn)，各類型溝頭土壤抗沖性隨土層深度均先減小后增大，土壤可蝕性則先增大后減小，最小抗沖性和最大可蝕性出現(xiàn)的部位幾乎相同，但不同土地利用類型之間差異顯著;實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，溝頭內(nèi)凹洞發(fā)育位置也與最大可蝕性、最小抗沖性的部位一致，說明典型黑土區(qū)溝頭剖面存在一個抗蝕性最弱的土層（50~100 cm），是引發(fā)溝頭內(nèi)凹洞發(fā)育、活躍崩塌的內(nèi)在因素。已進行植被恢復(fù)治理的溝道上發(fā)育的新成溝土壤可蝕性最大，是其他土地利用溝頭的1.5~7.8倍，土壤侵蝕速率是其他土地利用溝頭的1.6~9.3倍，故需特別提防強降雨條件下已經(jīng)植被恢復(fù)穩(wěn)固的溝道上新的侵蝕溝形成和發(fā)育。

　　圖2 不同土地利用溝頭可蝕性垂直變化與溝頭內(nèi)凹洞發(fā)育一致性

　　進一步分析發(fā)現(xiàn)，溝頭土壤抗沖性和可蝕性與土壤崩解性能、入滲性能、抗剪強度、團聚體穩(wěn)定性及根長密度關(guān)系密切，其中地形(匯水面積和坡度)和土壤性質(zhì)對溝頭抗蝕性、溯源速率的貢獻遠大于植物根系。

　　圖3 土壤屬性和植物根系對溝頭土壤抗蝕性的貢獻 

　　研究提出以下幾點溝蝕防治建議：(1)溝頭防治首先考慮如何減少徑流沖刷或避免沖刷，如修筑溝頭環(huán)溝埂、溝頭跌水工程；(2)單一植物措施防治溝頭溯源侵蝕的作用有限，必須結(jié)合工程措施聯(lián)合實施；(3)匯水區(qū)面積決定了溝頭上方來水，是溝頭溯源的動力因素，需考慮在坡面實施各項保護性耕作措施增加降雨蓄滲、通過實施如植物埂帶和可耕作弧形地埂等措施攔截坡面來水、減少徑流入溝。

　　相關(guān)成果發(fā)表在Soil & Tillage Research，碩士研究生齊佳睿為第一作者，郭明明助理研究員為通訊作者，研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（XDA28010202）等項目資助。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.still.2023.105697