东北黑土区是我国重要的粮食产区,同时也是全国水土流失的重点区域,其坡耕地是发生土壤侵蚀最严重的区域。东北黑土区秸秆产量丰富,秸秆还田作为一项重要的水土保持措施,也是实现农业可持续发展的重要途径之一。本研究小组中的陈帅成员,2013年到2019年期间,一直在中国科学院海伦水土保持监测研究站进行黑土区坡耕地水土保持方面的研究工作。当前对于降雨和侵蚀之间的研究成果已经非常丰富,但是针对自然状态下的一场雨过后到下一场雨之前的被搬运的土粒运动状况仍存在者诸多影响因素,为了探究这些影响因素,研究小组通过黑土区的坡耕地小区试验,在小区的尺度上对不同坡度(5°和7°)和不同耕作措施(免耕和传统耕作)的坡耕地进行连续5年的监测,得出结果:①由于在5°免耕处理下,秸秆覆盖和作物冠层对地表径流输运和雨滴飞溅有明显的减弱作用,因此5º免耕坡地在长期数据和单次降雨条件下地表径流和土壤流失量均最低;②降雨特性(降雨量、持续时间及雨强)对于小区内的各种措施下的土壤径流量和侵蚀量有显著影响;③通过单次自然条件下降雨后的土粒分析,得出在降雨过程中产生的水流一部分以径流的方式离开地表,另一部分以深入土壤下层的方式离开地表;而沉积物则是会采取脉动的方式进行移动,其中流失土壤中的土壤团聚体的密度由于较小更易被径流所搬运,而密度较大的泥沙颗粒需要高强度的径流进行搬运,且两者之间有物理相互作用。
以上结果表明,免耕对于坡耕地具有很好的水土保持特性,同时在降雨过程中需考虑土壤团聚体颗粒和泥沙颗粒之间的物理相互作用,对于预测土壤侵蚀中输沙量的结果有重要的作用。该研究于2019年发布于国际期刊(Archives of Agronomy and Soil Science),陈帅讲师为本文第一作者。该研究得到国家重点研发项目(2017YFC0504200)和国家自然科学基金(41571264)的资助。