典型黑土区侵蚀沟发展趋势调查研究

张延玲，王兆铭，高 燕，钟云飞，张 锋

(1.松辽流域水土保持监测中心站，吉林 长春 130021；2.吉林省国土资源调查规划研究院，吉林 长春 130024)

典型黑土区侵蚀沟发展趋势调查研究

张延玲1，王兆铭2，高 燕1，钟云飞1，张 锋1

(1.松辽流域水土保持监测中心站，吉林 长春 130021；2.吉林省国土资源调查规划研究院，吉林 长春 130024)

黑土区；侵蚀沟；沟壑密度；变化趋势；遥感调查

通过遥感调查与实地调查相结合的方式获取了典型黑土区乌裕尔河和讷谟尔河流域1965、2005年的侵蚀沟空间数据，并对侵蚀沟特征、变化情况和人为影响因素进行了分析。调查数据显示：1965—2005年的40年间，侵蚀沟总面积增加了85.28 km2，数量增加11 966条，总长度增加6 183.70 km，沟壑密度由0.034 km/km2发展到0.193 km/km2，侵蚀沟数量、面积和密度均呈快速增加趋势。总结了研究区侵蚀沟现状，并对黑土区侵蚀沟的防治提出了建议。

东北黑土区作为国家重要的商品粮基地，在我国粮食安全体系建设中具有举足轻重的作用[1]。近年来，恶劣的自然条件和人为不合理的生产活动导致了严重的黑土流失，引发了黑土层厚度变薄、土壤肥力下降、物理性状恶化和侵蚀沟切割地表、蚕食耕地等一系列问题[2]。沟蚀是坡耕地水土流失的主要来源，又是导致生态进一步恶化的根源，日益严重的沟蚀现象严重制约了黑土区粮食生产的可持续发展，对当地的生态安全和粮食安全都构成了潜在危险。本研究选择位于典型黑土区的乌裕尔河和讷谟尔河流域作为研究区，在对1965、2005年研究区侵蚀沟状况调查的基础上，分析了侵蚀沟变化情况及人为影响因素，提出了侵蚀沟防治建议，希望能为黑土区沟蚀防治提供参考。

1 研究区概况

研究区位于黑龙江省中部，北起五大连池市，南至杜蒙县，东起北安市，西至泰来县，是黑龙江省粮食主产区之一，总面积3.88万km2，包含乌裕尔河和讷谟尔河流域，其中乌裕尔河流域面积2.49万km2、讷谟尔河流域面积1.39万km2。研究区西南部乌裕尔河下游为平原，中部为台地，东部两河源头地区为低山丘陵。土壤类型主要有黑土、黑钙土、暗棕壤和草甸土，地貌类型丰富多样。

2 调查方法及数据的获取

2.1 调查方法

采用遥感调查与实地调查相结合的方法：遥感调查主要是借助高分辨率遥感影像，获取区域侵蚀沟空间位置、沟长、面积和类型特征等指标；实地调查主要是采用现场测量、询问地方百姓等方式对遥感影像上能够识别的侵蚀沟开展实地抽样调查，获取侵蚀沟现状、发展过程等信息，为遥感调查提供参考，并验证遥感调查结果的精确性。

2.2 数据的获取

以1965年2.5 m分辨率的Corona黑白影像和2005年同等分辨率的SPOT5彩色影像为主要数据源，结合地形图数据，并参照实地调查信息和解译经验，在ArcGIS平台下解译了两个时期研究区侵蚀沟空间形状、类型特征等信息，并计算了侵蚀沟的沟长、面积、平均宽度等参数。解译初步成果形成后，通过野外抽样调查的方式对2005年的侵蚀沟解译精度进行验证。

3 研究成果

3.1 侵蚀沟状况及特征

通过调查，截至2005年研究区共有侵蚀沟14 503条，总长度7 501.81 km，吞食土地面积102.04 km2，沟壑密度0.193 km/km2，其中耕地中侵蚀沟14 132条，总长度7 271.14 km，吞食耕地面积98.25 km2，占吞食土地总面积的96.29%。调查统计发现，侵蚀沟主要分布在研究区乌裕尔河流域的中上游和讷谟尔河流域中下游，而乌裕尔河流域下游平原地区和讷谟尔河流域上游的低山丘陵区侵蚀沟分布很少。研究区侵蚀沟多为沟长200～500 m的V形冲沟，在克东、克山、拜泉等地侵蚀沟以大型U形冲沟为主，在嫩江县、讷河市、北安市等地以小型浅沟和V形冲沟为主。

3.2 侵蚀沟变化趋势分析

1965—2005年的40年间，侵蚀沟总面积增加了85.28 km2，数量增加11 966条，总长度增加6 183.70 km，沟壑密度由1965年0.034 km/km2发展到2005年的0.193 km/km2，侵蚀沟数量、面积和密度均呈快速增加趋势。

3.2.1 侵蚀沟数量变化

(1)不同坡度侵蚀沟变化。沟壑密度是侵蚀沟发展及切割地表程度的重要参数之一。1965—2005年研究区侵蚀沟在不同坡度下的发展变化情况见图1—3。调查数据显示，坡度1.5°～3.0°时，侵蚀沟面积、数量和长度增长最快；坡度0～1.5°、3.0°～5.0°时，侵蚀沟面积、数量和长度呈快速增长趋势；坡度5°～8°时，侵蚀沟面积、数量和长度增长趋缓；坡度>8°时，由于地类主要为林地，侵蚀沟面积、数量和长度增长速度最慢。上述数据表明，典型黑土区侵蚀沟主要发生在0°～5.0°的坡面上，土壤抗蚀能力弱和坡耕地开垦是产生侵蚀沟的主要原因。

图1 1965、2005年不同坡度侵蚀沟面积对比

图2 1965、2005年不同坡度侵蚀沟数量对比

图3 1965、2005年不同坡度侵蚀沟长度对比

(2)不同地类侵蚀沟变化。调查统计数据显示，1965—2005年耕地上侵蚀沟数量增加了11 623条，面积增加了81.83 km2，长度增加5 981.23 km，沟壑密度增加0.271 km/km2；林地与其他用地上侵蚀沟增加343条，面积增加3.44 km2，长度增加202.47 km，沟壑密度增加0.02 km/km2。可以发现，典型黑土区耕地上发生沟蚀的比例极大，耕地中侵蚀沟数量占侵蚀沟总数的97.4%，即40年来侵蚀沟的发展主要发生在耕地上。

3.2.2 侵蚀沟空间变化

为了更直观地对比分析研究区40年来(1965—2005年)侵蚀沟的空间变化趋势，我们利用侵蚀沟空间分布数据制作了研究区两个时期的沟壑密度分布图(图4)。根据有关数据得出结论：研究区1965年沟蚀主要发生在台地区的克山、克东和拜泉，沟壑密度值普遍较小，即使沟蚀严重区大部分也在0.5 km/km2以下，大于0.9 km/km2的区域极少；而2005年研究区沟蚀范围和沟壑密度值发生了很大变化，沟蚀范围已经覆盖到研究区内的台地区及低山丘陵区，尤其以拜泉北部、克东中部、克山中部、五大连池西部、讷河中部等最为严重，沟壑密度达0.9 km/km2，最严重的达2.63 km/km2，下游平原区则沟蚀轻微。

图4 1965、2005年研究区沟壑密度分布

3.3 人为因素分析

通过对沟蚀发展速度快的地区的实地调查发现，人为破坏是导致并加剧侵蚀沟发展的主要原因，表现在以下两个方面。一是毁林开荒及乱砍滥伐造成漫岗区植被破坏严重是浅沟形成的直接原因。坡面上部植被受到破坏，土壤蓄水能力下降，增大了坡面集流，坡面下部的坡耕地易产生沟蚀，且发展速度极快；坡面植被破坏，土壤涵水能力下降，遇强降雨容易形成径流，水流沿着集水线在动能的作用下汇集到下部的坡耕地中，在坡耕地中逐渐形成细沟乃至浅沟。二是传统的不合理耕作将导致沟蚀加剧。在调查中发现，国营或者部队的农场一般都采用大型机械耕作，对于耕地中的浅沟在秋收或者春耕的时候用机械进行平整，将沟填平。但是个人承包的农场或者百姓的地块因为经营比较分散，对于耕地中形成的浅沟一般只进行简单的平整，甚至不采取任何措施，在春季融雪或者遇强降雨时，浅沟侵蚀加剧，并逐渐发展成V形冲沟。V形冲沟形成后，部分群众考虑短期效益，在已形成的冲沟两侧继续耕作，导致冲沟进一步加剧。

4 治理现状与建议

研究区沟蚀发展剧烈，以耕地上发育最为严重。2005年耕地中侵蚀沟的数量是1965年的5.6倍，侵蚀沟面积由1965年的16.42 km2增加到2005年的98.25 km2，按最保守的方法计算，侵蚀沟平均每年吞食耕地面积达204.58 hm2。调研发现，近年来黑土区的部分县市由于毁林开荒、植被破坏严重，侵蚀沟发展速度十分惊人，急需系统有效地开展治理。通过对研究区一些侵蚀沟重点治理区调查发现，采用的柳跌水、植物封沟和秸秆还田复垦技术等得到了良好的效果；一些地方水土保持部门在侵蚀沟内种植灌木、乔木、经果林等，不仅使侵蚀沟的发展得到控制，周围的环境得到改善，而且增加了当地的经济收入，取得了良好的生态、经济和社会效益。

基于东北黑土区侵蚀沟发展迅速的现状，建议：首先规范侵蚀沟分类，开展有效评价。目前对侵蚀沟的分类在国内还没有形成统一的标准分类体系，有的按照侵蚀沟发展阶段进行分类，有的按照侵蚀沟发展状态进行分类，还有依据侵蚀沟的沟长、平均宽度等参数指标进行分类，但是这些分类都不能反映黑土区侵蚀沟整体的发展程度和阶段，因此规范侵蚀沟分类、建立一套适合黑土区沟蚀评价的侵蚀沟分类体系，对未来有效地评价各地区沟蚀危害的严重性，指导黑土区沟蚀治理工程十分必要。其次，统一规划，加快治理。通过部分区域的侵蚀沟监测发现，黑土区侵蚀沟发展迅速，如不及时有效治理，不仅会加剧面上的水土流失，而且将影响东北黑土区的粮食生产，危害社会的稳定。另外，各地对侵蚀沟的防治多是点状的、零散的工程，不能充分发挥沟蚀防治措施的综合效益。因此，建议流域水土保持管理部门借助水利部组织开展的东北黑土区侵蚀沟专项调查成果，在对侵蚀沟的发展及危害程度进行评价的基础上，尽快编制黑土区侵蚀沟专项防治规划，因地制宜，加大投入，开展侵蚀沟的分区防治。再次，加大侵蚀沟形成机理及防治技术研究力度。积极利用“3S”等技术手段对侵蚀沟进行深入调查，研究其在小流域内的发生发展过程，预测今后可能发生的地点。此外，还需要从流域整体上认识侵蚀沟的危害程度，以便有针对性地进行治理，研究新的有效的防治模式。

[1] 刘振举,蔡强国,李国强.东北黑土区水土流失胁迫下的生态安全评价指标体系的建立[J].水土保持通报,2009,29(6):64-65.

[2] 阎百兴,沈波,刘宝元,等.中国水土流失防治与生态安全:东北黑土区卷[M].北京: 科学出版社,2010:236-253.

(责任编辑 李杨杨)

松辽流域水土保持科研项目(1261005186)

S157.1

A

1000-0941(2015)10-0063-03

张延玲(1983—)，女(满族)，辽宁本溪县人，工程师，硕士，主要从事“3S”技术在水土保持中的应用研究。

2015-07-01