漫川漫岗黑土区侵蚀沟未来发育风险模拟及影响因素空间定量评价研究获进展
漫川漫岗黑土区是我国重要粮食产区。目前，该区域沟道侵蚀剧烈，侵蚀沟总数约占东北黑土区侵蚀沟总数的1/5，严重危害农业生产和生态环境。同时，该区域耕地中高达90%的侵蚀沟处于活跃发展阶段，未来继续蚕食耕地的风险较高。因此，明确该区域侵蚀沟发育风险及其控制因素有助于沟蚀防控。然而，现有研究通常采用沟蚀敏感性模型来评估沟道形成概率，未考虑侵蚀沟进一步发育风险。
针对上述问题，中国科学院东北地理与农业生态研究所副研究员郭明明团队提出了新的沟道侵蚀风险模型构建方法（GERM），该方法将沟蚀敏感性模拟与沟道密度模拟相结合，预测了漫川漫岗黑土区全区17.76万km2沟蚀发育风险。研究采用分层随机抽样方法，选取了424个4×4km2的区域，通过0.3-0.6m分辨率的Google Earth影像对样方中侵蚀沟进行解译，并抽取30%进行实地调查以保证解译精度。结果表明，漫川漫岗黑土区侵蚀沟平均长度为335.85m，平均沟壑密度为250.35m/km2。
GERM综合考虑了Random Forest、XGBoost、KNN以及人工神经网络四种机器学习模型。结果显示，XGBoost模型表现最佳，其AUC=0.999。同时，全局莫兰指数表明，沟蚀风险存在显著的空间聚类特征，即漫川漫岗黑土区沟蚀高风险区面积占比达12.9%，且这些风险区分布于全区中东部、西北部及南部。进一步，研究发现，气候是驱动侵蚀沟形成关键因素，且地形和气候共同决定全区沟蚀强度的空间异质性，而侵蚀沟未来发育风险受控于地形、气候及人类活动的综合影响。其中，汇水地形指数、气温、人口密度、土地利用主控区域面积占比分别为47.3%、18.7%、10.6%、10.4%。南部风险区主要受汇水地形指数影响，东部风险区主要受汇水地形指数、气温及土地利用影响，东北部向小兴安岭过渡地带沟蚀风险主要受人类活动强度，如土地利用和人口密度等的影响，而西北部风险区受控因素复杂多样。
这一研究为东北黑土区侵蚀沟防控与治理提供了科学依据。
近期，相关研究成果发表在《地皮属》（Geoderma）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会和中国科学院的支持。
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漫川漫岗黑土区沟蚀风险评估
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