切沟侵蚀是土壤侵蚀的重要形式之一。切沟侵蚀发育可以导致土地退化、地下水位下降、农作物减产、下游水库淤塞等严重后果。在黄土高原地区,由于其土壤性质、降水特征、植被情况等的作用,切沟较为发育——黄土高原总土壤流失量的60~90%是由切沟侵蚀所造成的。以往关于黄土高原切沟侵蚀的研究,注意力多集中于丘陵沟壑区,而高塬沟壑区的研究相对不足。由于高塬沟壑区与丘陵沟壑区的地形地貌差异较大,可能导致切沟发育的机制与过程存在差异。高塬沟壑区作为我国重要的农业区,人民群众赖以生存的平整的塬面是宝贵的土地资源,加之农业生产的大规模扰动及水保措施的防治,切沟侵蚀的过程较为复杂,关于高塬沟壑区切沟侵蚀的研究,
张岩团队基于地理信息系统,利用上世纪60年代的卫星历史影像和近期无人机拍摄的高分正射影像,分析了近50年来高塬沟壑区切沟发育情况、主要影响因素及继续发育的可能性。结果表明:近50年来,高塬沟壑区切沟发育速率总体较低,存在大量稳定切沟,但也存在人为填埋或开挖的切沟。切沟发育的主要影响因素包括径流、集水区坡度、集水区是否存在梯田等。基于年均径流和集水区坡度的经验方程可以较好的拟合切沟发育速率。研究区内切沟仍具有发育的可能性,但是在各类水土保持措施的作用下,切沟发育可能会得到抑制。该研究对于高塬沟壑区切沟侵蚀的机制与过程研究具有一定的科学意义,对切沟防治的具体实践提供了理论依据。
图1 高塬沟壑区近50年切沟发育情况(a、b、c、d分别为稳定、发育、填埋和开挖;1、2分别为1969和2019年影像)
图2 高塬沟壑区发育切沟与稳定切沟的集水区面积-沟头坡度图(a);径流-沟头坡度图(b)
研究成果以“Gully Erosion and Its Response to Human Intervention in the Tableland Region of the Chinese Loess Plateau”为题,于2021年12月13日在国际遥感领域刊物Remote Sensing (IF = 4.848)上发表。博士生王佳希为第一作者,张岩教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金重点项目(42130701)和国家自然科学基金面上项目(42177309)的共同资助。
作者:张岩;审稿:许行;编辑:吴欢