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遥感测绘技术科学揭示黑土地侵蚀沟发育历史和速率

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发布者:管理员发布时间:2021-07-15作者:温艳茹来源:智慧农业团队点击量:

  耕地是保障国家粮食安全的要害之一,欢乐谷现场百家乐:东北黑土地生产着全国1/4粮食和1/3商品粮,是保障粮食安全的“压舱石”。然而,大规模开垦仅百余年,黑土地退化已十分严峻,侵蚀沟问题最为突出。现有100米以上侵蚀沟30万余条,其损毁耕地、使耕层变薄、地力下降,直接威胁黑土可持续利用。研究黑土地侵蚀沟发育历史、长期速率和影响因素,对深入理解黑土侵蚀退化机理,保障粮食安全和黑土资源可持续发展具有重要的科学意义。已有研究表明侵蚀沟形成发育与土地利用变化密切相关,然而,黑土地耕地侵蚀沟大规模发育的历史速率和发育过程尚不十分清楚。

  针对这一问题,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所智慧农业团队和耕地质量监测与保育团队聚焦典型黑土地地貌和耕地利用研究区,结合1968—2018年高分辨率历史遥感影像、无人机摄影测量、侵蚀沟沉积物铯-137定年、村民访谈等方法,量化侵蚀沟大规模发育年份、起因和长期速率。研究结果表明:黑土地侵蚀沟主要形成于大规模开垦耕地的20世纪50—60年代。1968—2018年,研究区侵蚀沟密度增加一倍(1.2—2.3 km/km2),侵蚀沟规模增大且更加复杂。50年间,典型侵蚀沟沟头前进速率为1.5—2.5米/年,流域尺度上侵蚀沟年均侵蚀土量达25.7—44.7吨/公顷。除了黑土地开发利用过程,本研究还从土壤冻融、成土母质和基岩、农用机耕道、水土保持措施等方面深入探讨了耕地侵蚀沟发育的主要影响因素。

  本研究揭示了黑土地退化和侵蚀沟加速发育的严峻现实,研究结果为深入理解侵蚀沟发育过程机制,针对性阻控黑土耕地侵蚀和服务国家黑土地保护和利用重大战略提供关键科学支撑。

黑土地耕地典型侵蚀沟出口处13个土壤剖面(a),取样侵蚀沟 (b)和黑土发生层剖面示意图(c)

  研究成果近期发表于国际农林科学和土壤学领域Top期刊《Land Degradation & Development》(影响因子:4.977)。我所智慧农业团队博士后温艳茹为第一作者,张斌研究员为通讯作者。本研究得到国家重点研发专项(2017YFC0504202)资助。

  Yanru Wen, Till Kasielke, Hao Li, Harald Zepp and Bin Zhang*. A case study on history and rates of gully erosion in Northeast China. Land Degradation & Development. 2021.

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