漫川漫崗黑土區(qū)侵蝕溝未來發(fā)育風險模擬及影響因素空間定量評價研究獲進展

漫川漫崗黑土區(qū)是我國重要糧食產(chǎn)區(qū)。目前，該區(qū)域溝道侵蝕劇烈，侵蝕溝總數(shù)約占東北黑土區(qū)侵蝕溝總數(shù)的1/5，嚴重危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境。同時，該區(qū)域耕地中高達90%的侵蝕溝處于活躍發(fā)展階段，未來繼續(xù)蠶食耕地的風險較高。因此，明確該區(qū)域侵蝕溝發(fā)育風險及其控制因素有助于溝蝕防控。然而，現(xiàn)有研究通常采用溝蝕敏感性模型來評估溝道形成概率，未考慮侵蝕溝進一步發(fā)育風險。

針對上述問題，中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所副研究員郭明明團隊提出了新的溝道侵蝕風險模型構建方法（GERM），該方法將溝蝕敏感性模擬與溝道密度模擬相結合，預測了漫川漫崗黑土區(qū)全區(qū)17.76萬km2溝蝕發(fā)育風險。研究采用分層隨機抽樣方法，選取了424個4×4km2的區(qū)域，通過0.3-0.6m分辨率的Google Earth影像對樣方中侵蝕溝進行解譯，并抽取30%進行實地調(diào)查以保證解譯精度。結果表明，漫川漫崗黑土區(qū)侵蝕溝平均長度為335.85m，平均溝壑密度為250.35m/km2。

GERM綜合考慮了Random Forest、XGBoost、KNN以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡四種機器學習模型。結果顯示，XGBoost模型表現(xiàn)最佳，其AUC=0.999。同時，全局莫蘭指數(shù)表明，溝蝕風險存在顯著的空間聚類特征，即漫川漫崗黑土區(qū)溝蝕高風險區(qū)面積占比達12.9%，且這些風險區(qū)分布于全區(qū)中東部、西北部及南部。進一步，研究發(fā)現(xiàn)，氣候是驅(qū)動侵蝕溝形成關鍵因素，且地形和氣候共同決定全區(qū)溝蝕強度的空間異質(zhì)性，而侵蝕溝未來發(fā)育風險受控于地形、氣候及人類活動的綜合影響。其中，匯水地形指數(shù)、氣溫、人口密度、土地利用主控區(qū)域面積占比分別為47.3%、18.7%、10.6%、10.4%。南部風險區(qū)主要受匯水地形指數(shù)影響，東部風險區(qū)主要受匯水地形指數(shù)、氣溫及土地利用影響，東北部向小興安嶺過渡地帶溝蝕風險主要受人類活動強度，如土地利用和人口密度等的影響，而西北部風險區(qū)受控因素復雜多樣。

這一研究為東北黑土區(qū)侵蝕溝防控與治理提供了科學依據(jù)。

近期，相關研究成果發(fā)表在《地皮屬》（Geoderma）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會和中國科學院的支持。