漫川漫崗黑土區是我國重要糧食產區。目前，該區域溝道侵蝕劇烈，侵蝕溝總數約占東北黑土區侵蝕溝總數的1/5，嚴重危害農業生產和生態環境。同時，該區域耕地中高達90%的侵蝕溝處于活躍發展階段，未來繼續蠶食耕地的風險較高。因此，明確該區域侵蝕溝發育風險及其控制因素有助于溝蝕防控。然而，現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育風險。
針對上述問題，中國科學院東北地理與農業生態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全區17.76萬km2溝蝕發育風險。研究采用分層隨機抽樣方法，選取了424個4×4km2的區域，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%進行實地調查以保證解譯精度。結果表明，漫川漫崗黑土區侵蝕溝平均長度為335.85m，平均溝壑密度為250.35m/km2。
GERM綜合考慮了Random Forest、XGBoost、KNN以及人工神經網絡四種機器學習模型。結果顯示，XGBoost模型表現最佳，其AUC=0.999。同時，全局莫蘭指數表明，溝蝕風險存在顯著的空間聚類特征，即漫川漫崗黑土區溝蝕高風險區面積占比達12.9%，且這些風險區分布于全區中東部、西北部及南部。進一步，研究發現，氣候是驅動侵蝕溝形成關鍵因素，且地形和氣候共同決定全區溝蝕強度的空間異質性，而侵蝕溝未來發育風險受控于地形、氣候及人類活動的綜合影響。其中，匯水地形指數、氣溫、人口密度、土地利用主控區域面積占比分別為47.3%、18.7%、10.6%、10.4%。南部風險區主要受匯水地形指數影響，東部風險區主要受匯水地形指數、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，而西北部風險區受控因素復雜多樣。
這一研究為東北黑土區侵蝕溝防控與治理提供了科學依據。
近期，相關研究成果發表在《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。
論文鏈接
漫川漫崗黑土區溝蝕風險評估
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