漫川漫岗黑土区是我国重要的粮食产区，但沟道侵蚀十分剧烈，侵蚀沟总数约占东北黑土区侵蚀沟总数的1/5，已严重危害农业生产和生态环境，且该区域耕地中有高达90%侵蚀沟处于活跃发展阶段，未来继续蚕食耕地的风险极高。因此，明确该区域侵蚀沟发育风险及其控制因素对于沟蚀防控至关重要。但现有研究通常采用沟蚀敏感性模型来评估沟道形成与否概率，未考虑侵蚀沟进一步发育风险。

近日，东北地理所黑土退化与修复学科组郭明明研究团队提出了一种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）的沟蚀发育风险。研究采用分层随机抽样方法选取了424个4×4 km2区域，通过0.3~0.6 m分辨率Google Earth影像对样方中的侵蚀沟进行解译，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335.85 m，平均沟壑密度为250.35 m/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(AUC=0.999)。全局莫兰指数表明沟蚀风险存在显著的空间聚类特征，漫川漫岗黑土区沟蚀高风险区面积占比高达12.9%，且这些风险区分布于全区的中东部、西北部和南部。此外，气候是驱动侵蚀沟形成的关键因素，地形和气候共同决定了全区沟蚀强度的空间异质性，而侵蚀沟未来进一步发育的风险则受控于地形、气候和人类活动的综合影响，其中汇水地形指数（AS2）、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AS2影响，东部风险区主要受AS2、气温、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（土地利用和人口密度）的影响，而西北部风险区受控因素更为复杂多样。研究结果可为东北黑土区侵蚀沟防控与治理提供科学依据。

研究成果近期发表在中国科学院一区Top期刊《Geoderma》上，黑土退化与修复学科组特别研究助理刘欣为论文第一作者，郭明明副研究员为通讯作者。研究得到国家自然科学基金（42477381）和中国科学院战略性先导科技专项（XDA28010200）联合资助。

图1 漫川漫岗黑土区沟蚀风险评估

论文信息：

Xin Liu,Dichen Wang,Mingming Guo*,Xingyi Zhang,Zhuoxin Chen,Zhaokai Wan,Jielin Liu. Determination of future gully erosion risk and its spatially quantitative interpretability of driving factors in regional scale using machine learning algorithms. Geoderma,2025,459,117396.

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2025.117396