近日，水土保持与荒漠化整治全国重点实验室焦菊英研究员团队在侵蚀沟沟头活跃性评估方面取得新进展。相关研究成果以“Gully head activity: Concepts, assessment, and an integrated framework for stabilization process modelling”为题，发表在国际期刊 Soil & Tillage Research（STR）最新一期，水土保持与荒漠化整治全国重点实验室为第一完成单位，水保全重室沟道侵蚀创新团队焦菊英研究员为通讯作者，王佳希助理研究员为第一作者。
侵蚀沟是全球土壤侵蚀中最为剧烈的形式之一，而沟头则是侵蚀沟发育过程中最活跃、最敏感的部位，其后退直接控制沟道扩展与侵蚀强度，是评估流域地貌不稳定性与生态风险的重要指标。然而，现有关于沟头活跃性的研究多分散于不同时间尺度：长期尺度强调地貌演化与地形阈值，中期尺度关注沟头后退速率与易发性，短期尺度则侧重暴雨过程下的张裂隙破坏与跌水冲刷等物理子过程。不同尺度之间缺乏统一的理论框架，难以系统刻画沟头从“活跃”走向“稳定”的动态演化过程。
针对上述问题，研究团队系统梳理了1985—2025年间118篇与沟头活跃性相关的学术论文，综合侵蚀沟形态参数、地貌阈值理论、沟头后退速率模型、敏感性评价方法及侵蚀子过程机制等研究进展，提出了一个跨尺度的“时空耦合”综合框架。该框架基于地貌阈值理论，刻画沟头距离最终稳定位置的相对距离，即空间剩余发育潜力（D）；基于Strahler积分（SSI），量化沟谷系统所处的地貌演化阶段，即相对发育阶段（T）。通过构建T–D耦合关系，揭示沟头由活跃向稳定演变的趋稳过程，实现了沟头活跃性从“静态分类”（Wang et al., 2022）向“动态演化”（Wang et al., 2026）的理论转变。为验证该框架的适用性，研究选取中国东北黑土区与黄土高原典型流域开展对比分析。结果表明：（1）沟头活跃性具有明显阶段性特征，不同发育阶段下沟头发育空间潜力存在显著差异；（2）张裂隙破坏主导型沟头与跌水冲刷主导型沟头在T–D空间中呈现不同演化路径；（3）此综合框架能够有效区分不同地貌背景与土地利用条件下的沟头发育轨迹。
图1 沟头活跃性评估框架。a) 宾县（东北黑土区）与安塞（黄土高原区）沟头T–D分布；b) 张裂隙破坏主导型沟头与跌水冲刷主导型沟头T–D分布
图2 沟头面积扩张速率（GHR）和T，D的关系，点大小表示沟头活跃性大小。a) 宾县（东北黑土区）与安塞（黄土高原区）沟头活跃性与GHR；b) 张裂隙破坏主导型沟头与跌水冲刷主导型沟头活跃性与GHR
该研究将地貌阈值与Strahler积分进行耦合，构建了可表征沟头趋稳过程的时空评估框架，为侵蚀沟沟头趋稳过程建模提供了新的思路，也为气候变化与土地利用变化背景下侵蚀风险精准识别提供了科学依据。
该项研究工作得到国家自然科学基金（42407461, U2243213）等项目资助。
相关论文链接：
Wang et al., 2022: https://doi.org/10.1007/s11368-022-03182-3
Wang et al., 2026: https://doi.org/10.1016/j.still.2026.107150
编辑：王容娜
终审：李小梅
附件下载：
