典型黑土區侵蝕溝發展趨勢調查研究

張延玲，王兆銘，高 燕，鐘云飛，張 鋒

(1.松遼流域水土保持監測中心站，吉林 長春 130021；2.吉林省國土資源調查規劃研究院，吉林 長春 130024)

典型黑土區侵蝕溝發展趨勢調查研究

張延玲1，王兆銘2，高 燕1，鐘云飛1，張 鋒1

(1.松遼流域水土保持監測中心站，吉林 長春 130021；2.吉林省國土資源調查規劃研究院，吉林 長春 130024)

黑土區；侵蝕溝；溝壑密度；變化趨勢；遙感調查

通過遙感調查與實地調查相結合的方式獲取了典型黑土區烏裕爾河和訥謨爾河流域1965、2005年的侵蝕溝空間數據，并對侵蝕溝特征、變化情況和人為影響因素進行了分析。調查數據顯示：1965—2005年的40年間，侵蝕溝總面積增加了85.28 km2，數量增加11 966條，總長度增加6 183.70 km，溝壑密度由0.034 km/km2發展到0.193 km/km2，侵蝕溝數量、面積和密度均呈快速增加趨勢。總結了研究區侵蝕溝現狀，并對黑土區侵蝕溝的防治提出了建議。

東北黑土區作為國家重要的商品糧基地，在我國糧食安全體系建設中具有舉足輕重的作用[1]。近年來，惡劣的自然條件和人為不合理的生產活動導致了嚴重的黑土流失，引發了黑土層厚度變薄、土壤肥力下降、物理性狀惡化和侵蝕溝切割地表、蠶食耕地等一系列問題[2]。溝蝕是坡耕地水土流失的主要來源，又是導致生態進一步惡化的根源，日益嚴重的溝蝕現象嚴重制約了黑土區糧食生產的可持續發展，對當地的生態安全和糧食安全都構成了潛在危險。本研究選擇位于典型黑土區的烏裕爾河和訥謨爾河流域作為研究區，在對1965、2005年研究區侵蝕溝狀況調查的基礎上，分析了侵蝕溝變化情況及人為影響因素，提出了侵蝕溝防治建議，希望能為黑土區溝蝕防治提供參考。

1 研究區概況

研究區位于黑龍江省中部，北起五大連池市，南至杜蒙縣，東起北安市，西至泰來縣，是黑龍江省糧食主產區之一，總面積3.88萬km2，包含烏裕爾河和訥謨爾河流域，其中烏裕爾河流域面積2.49萬km2、訥謨爾河流域面積1.39萬km2。研究區西南部烏裕爾河下游為平原，中部為臺地，東部兩河源頭地區為低山丘陵。土壤類型主要有黑土、黑鈣土、暗棕壤和草甸土，地貌類型豐富多樣。

2 調查方法及數據的獲取

2.1 調查方法

采用遙感調查與實地調查相結合的方法：遙感調查主要是借助高分辨率遙感影像，獲取區域侵蝕溝空間位置、溝長、面積和類型特征等指標；實地調查主要是采用現場測量、詢問地方百姓等方式對遙感影像上能夠識別的侵蝕溝開展實地抽樣調查，獲取侵蝕溝現狀、發展過程等信息，為遙感調查提供參考，并驗證遙感調查結果的精確性。

2.2 數據的獲取

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彩色影像為主要數據源，結合地形圖數據，并參照實地調查信息和解譯經驗，在ArcGIS平臺下解譯了兩個時期研究區侵蝕溝空間形狀、類型特征等信息，并計算了侵蝕溝的溝長、面積、平均寬度等參數。解譯初步成果形成后，通過野外抽樣調查的方式對2005年的侵蝕溝解譯精度進行驗證。

3 研究成果

3.1 侵蝕溝狀況及特征

通過調查，截至2005年研究區共有侵蝕溝14 503條，總長度7 501.81 km，吞食土地面積102.04 km2，溝壑密度0.193 km/km2，其中耕地中侵蝕溝14 132條，總長度7 271.14 km，吞食耕地面積98.25 km2，占吞食土地總面積的96.29%。調查統計發現，侵蝕溝主要分布在研究區烏裕爾河流域的中上游和訥謨爾河流域中下游，而烏裕爾河流域下游平原地區和訥謨爾河流域上游的低山丘陵區侵蝕溝分布很少。研究區侵蝕溝多為溝長200～500 m的V形沖溝，在克東、克山、拜泉等地侵蝕溝以大型U形沖溝為主，在嫩江縣、訥河市、北安市等地以小型淺溝和V形沖溝為主。

3.2 侵蝕溝變化趨勢分析

1965—2005年的40年間，侵蝕溝總面積增加了85.28 km2，數量增加11 966條，總長度增加6 183.70 km，溝壑密度由1965年0.034 km/km2發展到2005年的0.193 km/km2，侵蝕溝數量、面積和密度均呈快速增加趨勢。

3.2.1 侵蝕溝數量變化

(1)不同坡度侵蝕溝變化。溝壑密度是侵蝕溝發展及切割地表程度的重要參數之一。1965—2005年研究區侵蝕溝在不同坡度下的發展變化情況見圖1—3。調查數據顯示，坡度1.5°～3.0°時，侵蝕溝面積、數量和長度增長最快；坡度0～1.5°、3.0°～5.0°時，侵蝕溝面積、數量和長度呈快速增長趨勢；坡度5°～8°時，侵蝕溝面積、數量和長度增長趨緩；坡度>8°時，由于地類主要為林地，侵蝕溝面積、數量和長度增長速度最慢。上述數據表明，典型黑土區侵蝕溝主要發生在0°～5.0°的坡面上，土壤抗蝕能力弱和坡耕地開墾是產生侵蝕溝的主要原因。

圖1 1965、2005年不同坡度侵蝕溝面積對比

圖2 1965、2005年不同坡度侵蝕溝數量對比

圖3 1965、2005年不同坡度侵蝕溝長度對比

(2)不同地類侵蝕溝變化。調查統計數據顯示，1965—2005年耕地上侵蝕溝數量增加了11 623條，面積增加了81.83 km2，長度增加5 981.23 km，溝壑密度增加0.271 km/km2；林地與其他用地上侵蝕溝增加343條，面積增加3.44 km2，長度增加202.47 km，溝壑密度增加0.02 km/km2。可以發現，典型黑土區耕地上發生溝蝕的比例極大，耕地中侵蝕溝數量占侵蝕溝總數的97.4%，即40年來侵蝕溝的發展主要發生在耕地上。

3.2.2 侵蝕溝空間變化

為了更直觀地對比分析研究區40年來(1965—2005年)侵蝕溝的空間變化趨勢，我們利用侵蝕溝空間分布數據制作了研究區兩個時期的溝壑密度分布圖(圖4)。根據有關數據得出結論：研究區1965年溝蝕主要發生在臺地區的克山、克東和拜泉，溝壑密度值普遍較小，即使溝蝕嚴重區大部分也在0.5 km/km2以下，大于0.9 km/km2的區域極少；而2005年研究區溝蝕范圍和溝壑密度值發生了很大變化，溝蝕范圍已經覆蓋到研究區內的臺地區及低山丘陵區，尤其以拜泉北部、克東中部、克山中部、五大連池西部、訥河中部等最為嚴重，溝壑密度達0.9 km/km2，最嚴重的達2.63 km/km2，下游平原區則溝蝕輕微。

圖4 1965、2005年研究區溝壑密度分布

3.3 人為因素分析

通過對溝蝕發展速度快的地區的實地調查發現，人為破壞是導致并加劇侵蝕溝發展的主要原因，表現在以下兩個方面。一是毀林開荒及亂砍濫伐造成漫崗區植被破壞嚴重是淺溝形成的直接原因。坡面上部植被受到破壞，土壤蓄水能力下降，增大了坡面集流，坡面下部的坡耕地易產生溝蝕，且發展速度極快；坡面植被破壞，土壤涵水能力下降，遇強降雨容易形成徑流，水流沿著集水線在動能的作用下匯集到下部的坡耕地中，在坡耕地中逐漸形成細溝乃至淺溝。二是傳統的不合理耕作將導致溝蝕加劇。在調查中發現，國營或者部隊的農場一般都采用大型機械耕作，對于耕地中的淺溝在秋收或者春耕的時候用機械進行平整，將溝填平。但是個人承包的農場或者百姓的地塊因為經營比較分散，對于耕地中形成的淺溝一般只進行簡單的平整，甚至不采取任何措施，在春季融雪或者遇強降雨時，淺溝侵蝕加劇，并逐漸發展成V形沖溝。V形沖溝形成后，部分群眾考慮短期效益，在已形成的沖溝兩側繼續耕作，導致沖溝進一步加劇。

4 治理現狀與建議

研究區溝蝕發展劇烈，以耕地上發育最為嚴重。2005年耕地中侵蝕溝的數量是1965年的5.6倍，侵蝕溝面積由1965年的16.42 km2增加到2005年的98.25 km2，按最保守的方法計算，侵蝕溝平均每年吞食耕地面積達204.58 hm2。調研發現，近年來黑土區的部分縣市由于毀林開荒、植被破壞嚴重，侵蝕溝發展速度十分驚人，急需系統有效地開展治理。通過對研究區一些侵蝕溝重點治理區調查發現，采用的柳跌水、植物封溝和秸稈還田復墾技術等得到了良好的效果；一些地方水土保持部門在侵蝕溝內種植灌木、喬木、經果林等，不僅使侵蝕溝的發展得到控制，周圍的環境得到改善，而且增加了當地的經濟收入，取得了良好的生態、經濟和社會效益。

基于東北黑土區侵蝕溝發展迅速的現狀，建議：首先規范侵蝕溝分類，開展有效評價。目前對侵蝕溝的分類在國內還沒有形成統一的標準分類體系，有的按照侵蝕溝發展階段進行分類，有的按照侵蝕溝發展狀態進行分類，還有依據侵蝕溝的溝長、平均寬度等參數指標進行分類，但是這些分類都不能反映黑土區侵蝕溝整體的發展程度和階段，因此規范侵蝕溝分類、建立一套適合黑土區溝蝕評價的侵蝕溝分類體系，對未來有效地評價各地區溝蝕危害的嚴重性，指導黑土區溝蝕治理工程十分必要。其次，統一規劃，加快治理。通過部分區域的侵蝕溝監測發現，黑土區侵蝕溝發展迅速，如不及時有效治理，不僅會加劇面上的水土流失，而且將影響東北黑土區的糧食生產，危害社會的穩定。另外，各地對侵蝕溝的防治多是點狀的、零散的工程，不能充分發揮溝蝕防治措施的綜合效益。因此，建議流域水土保持管理部門借助水利部組織開展的東北黑土區侵蝕溝專項調查成果，在對侵蝕溝的發展及危害程度進行評價的基礎上，盡快編制黑土區侵蝕溝專項防治規劃，因地制宜，加大投入，開展侵蝕溝的分區防治。再次，加大侵蝕溝形成機理及防治技術研究力度。積極利用“3S”等技術手段對侵蝕溝進行深入調查，研究其在小流域內的發生發展過程，預測今后可能發生的地點。此外，還需要從流域整體上認識侵蝕溝的危害程度，以便有針對性地進行治理，研究新的有效的防治模式。

[1] 劉振舉,蔡強國,李國強.東北黑土區水土流失脅迫下的生態安全評價指標體系的建立[J].水土保持通報,2009,29(6):64-65.

[2] 閻百興,沈波,劉寶元,等.中國水土流失防治與生態安全:東北黑土區卷[M].北京: 科學出版社,2010:236-253.

(責任編輯 李楊楊)

松遼流域水土保持科研項目(1261005186)

S157.1

A

1000-0941(2015)10-0063-03

張延玲(1983—)，女(滿族)，遼寧本溪縣人，工程師，碩士，主要從事“3S”技術在水土保持中的應用研究。

2015-07-01