黑土是世界上最肥沃、最适宜耕作的土壤，是珍貴的、不可再生的自然資源，被稱為“耕地中的大熊貓”。大陸東北黑土區是世界三大黑土區之一，是國家重要的商品糧基地和有機食品生産基地，面積達18萬km2。國家發改委公布的資料顯示，近年來東北三省糧食産量占全國的1/5以上，商品糧量約占全國的1/4，糧食調出量約占全國的1/3。由于黑土有機質含量高、土質疏松以及持續的開墾，導緻黑土區侵蝕嚴重（圖1）。但是，黑土區侵蝕速率空間變化及侵蝕營力尚有待深入研究。
圖1 東北黑土區的侵蝕地貌（熊尚發研究員和郭利成博士供圖）
中科院地質與地球實體研究所新生代地質與環境院重點實驗室碩士研究所學生王恒，在導師楊石嶺研究員的指導下，在東北黑土區（圖2）開展研究，依據137Cs侵蝕速率模型，估算了東北黑土的侵蝕速率，結合氣候條件，探讨了黑土侵蝕的主要營力并提出相應的侵蝕防治措施。
137Cs主要由1954–1968年核武器地上試爆釋放到大氣中，之後很快被氣溶膠和粉塵顆粒吸附，并被降水、降塵帶入地表。137Cs一旦進入土壤後就被土壤礦物顆粒和有機物吸附，并随土壤顆粒的移動而遷移。據此，137Cs可用于土壤侵蝕速率研究。
圖2 中國東北典型黑土分布和研究點
依據12個研究點得到的黑土侵蝕速率，并結合前人資料（均通過137Cs侵蝕速率模型得到），應用Kriging插值法獲得了東北黑土侵蝕速率分布圖（圖3）。結果顯示，東北黑土區的侵蝕速率從西部（>3 mm/年）到東部（0–3 mm/年）逐漸降低，平均侵蝕速率為2.22 mm/年。目前，東北黑土平均厚度僅為20–30 cm（範昊明等，2004）。如果不采取有效措施，以平均侵蝕速率估算，黑土将在~113年内被侵蝕殆盡；由于東北黑土區西部侵蝕更為嚴重，其存續時間會更短（~83年）。是以，東北黑土侵蝕防治刻不容緩。
圖3 東北黑土侵蝕速率分布圖。紅色點表示本研究點，藍色點表示前人研究點
現代地表風速和降水資料（圖4a,b）分析顯示，黑土區西部地表風速大（>3.2m/s）、氣候相對幹燥（年降水量350–500mm）、侵蝕速率高（>3mm/年），風力是主要侵蝕營力（圖4c）。下風向的二龍灣瑪珥湖（圖2）1963年以前的平均沉積速率為0.5mm/年，1963–2001年沉積速率增加到1.45mm/年（遊海濤等，2007）。由于瑪珥湖沒有地表徑流，沉積物主要來自風塵物質，沉積速率增大說明風蝕加強。相比之下，黑土區東部的地表風速小（
圖4 東北地區現代沙塵暴季節（2-4月）1000 mb平均風速（a），年平均降水量（1961-2016年）（b），風蝕（c，來源于《中國國家地理》）和水蝕沖溝（d，熊尚發研究員和郭利成博士供圖）。灰色區域表示黑土；白色箭頭表示風向；紅色點表示本研究點，藍色點表示前人研究點。
為實作東北黑土資源的可持續利用，建議采取3個措施：1）适當降低黑土區耕作強度；2）黑土區西部侵蝕嚴重，降水量少，宜退耕還草、增加草地覆寫，以減少風蝕；3）東部地區降水量大，可通過植樹造林來鞏固水土。
研究成果發表于國際學術期刊Catena（王恒，楊石嶺*，王永達，顧兆炎，熊尚發，黃曉芳，孫敏敏，張師豪，郭利成，崔靜怡，唐自華，丁仲禮. Rates and causes of black soil erosion in Northeast China [J]. Catena, 2022, 214: 106250. DOI: 10.1016/j.catena.2022.106250）。
參考文獻（上下滑動檢視）
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遊海濤, 劉強, 劉嘉麒, 等. 紋層計年與137Cs, 210Pb法對比研究東北二龍灣瑪珥湖現代沉積速率[J]. 吉林大學學報: 地球科學版, 2007, 37(1): 59–64.
美編：陳菲菲
校對：萬鵬