黑土区多种外营力互作的坡面侵蚀过程与机制

The interaction effect of multi-external agency on hillslope soil erosion process and mechanisms is one of current frontiers and hot topics in soil erosion research field. This study focuses on the particular erosion environmental characteristics with rolling-hill landscape, concentrated rainfall in summer and autumn, strong freeze-thaw action in winter and snow melt erosion in spring in the mollisol region of China. We will select 18 representative hillslopes in Bin county, Keshan conuty and Hailun city to study the interaction effects of multi-external erosion agencies on hillslope soil erosion process and mechanisms in Chinese mollisol region. The research methods in this study will cover field investigation and dynamic monitoring, in-situ measurement, indoor/outdoor condition-controlled simulation tests, 3D laser scanning technique (LIDAR), high precision GPS (RTK) technique and Cs-137 tracer technique. With the cut-off point of interaction, coupling and additive action of multi-external agency, dominant affecting factors of hillslope erosion in different seasons will be analyzed, characteristics and mechanisms of interaction effects of multi-external agency on hillslope soil erosion process will be revealed, and contribution of different erosion external agency to hillslope erosion will be separated. Therefore, this study will improve our knowledge about soil erosion mechanics and enrich soil erosion discipline; and the research results will provide theoretical foundation for soil erosion prevention and mollisol resources sustainable utilization.

多种侵蚀外营力互作的坡面侵蚀过程机制研究是当前土壤侵蚀领域的前沿科学问题，也是研究热点所在。本项目针对我国黑土区独特的漫川漫岗地貌、夏秋降雨集中、冬季冻融作用强、春季融雪侵蚀等多种侵蚀营力并存的特殊侵蚀环境特点，分别在宾县、海伦市和克山县选取18个代表性坡面，以多种外营力复合侵蚀作用为切入点，采用野外调查、田间动态监测与原位测定、室内外控制条件模拟试验以及LIDAR和高精度GPS测量技术、Cs-137示踪技术等研究方法，分析不同季节坡面侵蚀的主控影响因子，研究多种侵蚀外营力复合作用的坡面侵蚀过程特征，揭示多种外营力互作的坡面侵蚀过程机制，分离各种侵蚀外营力对坡面侵蚀的作用贡献，发展土壤侵蚀力学，丰富土壤侵蚀学科，为黑土区侵蚀防治和黑土资源持续利用提供理论支持。

东北黑土区每年因土壤侵蚀损失粮食产量达1000万吨以上，严重威胁国家粮食安全，而造成黑土区侵蚀严重的主要原因是在多营力交互和叠加作用下发生的复合侵蚀。但迄今为止，多种外营力互作的坡面侵蚀过程与机制的研究鲜有报道，由此导致现有的水保措施很难对黑土复合侵蚀过程进行有效调控。为此，本项目以多种侵蚀外营力交互和叠加作用为切入点，基于田间定位监测与原位测定、室内外控制条件的模拟试验，Cs-137和REE示踪与三维激光扫描和立体摄影测量技术等研究方法，获取了一批关键原位观测和模拟试验数据，在黑土坡面复合土壤侵蚀特征、多种外营力作用的长缓坡黑土坡面侵蚀速率的季节性动态变化、关键驱动因子对黑土坡面水蚀过程的影响、长缓坡黑土坡面侵蚀—沉积空间分布特征、多种外营力及其交互作用对黑土坡面土壤侵蚀贡献、冻融作用对坡面土壤侵蚀影响机理等6个方面取得了有一定影响力的研究成果，丰富了复合土壤侵蚀的理论，也为黑土坡面侵蚀防治和黑土资源保护提供了重要科学依据。项目执行期间，获省部级和全国学会各类奖项3项，发表研究论文34篇，出版著作1部，培养研究生13名，并对研究成果进行了广泛的学术交流，做国际和国内会议特邀报告5次，深入开展了中美实质性的合作研究，联合美方4家单位成功获批国家十三五战略性国际科技创新合作重点专项项目1项，圆满完成了各项目标任务。