试验站建设的必要性与学术意义
我 国是世界上水土流失十分严重的国家之一，防治与治理水土流失必须研究土壤侵蚀的发生和发展规律，室内模拟可以通过控制实验揭示单一因素或有限因素组合形成 的侵蚀规律，而野外试验站则是对室内模拟的重要补充与结果验证。1944年我国在天水建立了第一个有连续观测的水土保持试验站，随后陆续在黄河流域建立了 多个水土保持试验站，为解决黄土高原土壤侵蚀问题提供了第一手观测资料。东北黑土区由于地形平缓，土壤侵蚀问题一直没有得到应有的重视，致使该地区目前也 出现了严重的水土流失(图10)，但由于缺少长期可靠的观测资料，许多科学问题无法得到准确回答。
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| 图10 东北黑土地土壤侵蚀状况 |
广义的东北黑土区是指有黑色表土层分布的区域，主要土类包括黑土、黑钙土、草甸土、白浆土、暗棕壤和棕壤，总土地面积103万km2，包括辽宁省的大部（除朝阳市、锦州市西部和葫芦岛市西部），面积12.29万km2；吉林省全部，面积18.70万km2；黑龙江省全部，面积45.25万km2；内蒙古自治区呼伦贝尔市东部、兴安盟大部和通辽市北部，面积26.76万km2。东北黑土区是我国重要的能源、木材、煤炭、冶金、钢铁生产基地和重要的商品粮生产基地。2004年东北黑土区粮食总产为7674万吨（占全国的16.35%），其中玉米3976万吨（占全国玉米总产的30.52%），大豆969万吨（占55.69%），稻谷占全国的9.6%；2004年上缴商品粮4187万吨（占全国的1/3），而且未来粮食增产潜力预计占全国新增粮食潜力的60%。
根据第三次遥感调查统计资料，目前东北黑土区的水蚀面积17.70万km2，占总面积的17.2%，主要分布在黑龙江省8.86万km2，内蒙古东部有4.04万km2，辽宁省有3.07万km2，吉林省有1.73万km2。水土流失使黑土层变薄，土壤肥力下降；侵蚀沟吞噬大量良田。据调查，目前黑土区坡耕地平均每年流失表土层3～8mm，在水土流失严重的地方只剩下薄薄的黑土层，甚至形成“破皮黄”。东北黑土初垦时坡耕地黑土层厚度一般在40～80cm，开垦40年后减至30～60cm，开垦80年的黑土层只剩下20～40cm。黑土层锐减的同时，黑土有机质、肥力也随之减少。黑土开垦20年肥力下降1/3，开垦40年下降1/2，开垦80年下降2/3左右，目前黑土有机质仍每年以5‰左右的速度递减。黑土区每年流失土壤达2亿m3，流失的氮磷钾折合成化肥达500万标准吨。因面蚀每年减少粮食（以玉米计）产量1631万吨。与此同时切沟侵蚀破坏农田，目前黑土区有侵蚀沟46万条，冲沟流失耕地面积为48.3万hm2，如按每hm2坡耕地生产玉米6000kg计算，则目前因侵蚀沟吞噬土地每年损失粮食290万吨。
黑 土区开垦历史虽不超过百年，但土壤侵蚀正呈现强度加大的趋势，其下伏的黄土状亚黏土母质理化性状极不适合于农业生产，一旦黑土层流失殆尽，黄土母质几乎没 有生产力，对农业生产的影响将是致命的。因此，加强黑土区水土流失的治理力度（特别是坡耕地）、遏制黑土层和土壤肥力锐减的态势，对保障目前及今后相当长 时期我国的粮食安全有非常重要的战略意义。2001年温家宝副总理做了“要把黑土区的水土流失防治工作列入重要议程”的重要批示；同时中央电视台、人民日 报、水利报也都做了相关报道，关君蔚、吴传钧等院士也撰文痛心疾呼“莫等黑土变黄土”。
目前对东北黑土区土壤侵蚀的研究很少，而东北地区的土壤侵蚀特点非常突出，在以下三个方面根本不同于其它地区：（1）坡面长(图11)：该地区地处松嫩辽河平原，总体平缓的地形特征容易忽视侵蚀的发生。事实上区内很大部分属于大小兴安岭向两侧平原过渡的漫岗丘陵区，地形呈波状起伏，坡度不大，多在5°以下，但坡长较长，一般可达300～500m，最长达1500m。有关长坡面的土壤侵蚀规律迄今在世界范围内尚无研究，因为没有长坡侵蚀观测资料。美国大多观测资料的坡长范围为11～44m，最长也不过192m。我国小区观测资料的坡长范围多在10～60m，最长为100m，现有观测资料无法进行长坡面侵蚀规律研究。（2）融雪侵蚀比例较大：全球约有60%的陆地面积为季节性积雪覆盖或有冻土分布，然而有关融雪侵蚀的理论研究还十分薄弱。黑土区地处北温带，降雪量占全年降水量的比例平均为15%，最大可达40%，主要集中在11月至次一年的3月。冬季约5个月的积雪在春季4、5月两个月内迅速融化，形成融雪径流，而此期地表多无植被覆盖，加之冻融作用破坏土壤结构，使土壤可蚀性增加，极易形成土壤流失。（3）切沟侵蚀严重(图12)：切沟是指纵剖面与所在坡面基本一致的侵蚀沟，以不能横过耕作为主要特征，它是土壤水蚀发展到了最严重阶段。切沟侵蚀下来的泥沙可占流域产沙总量的一半以上，淤积河道，还使土地变得破碎，破坏土地资源。它在减少耕地面积的同时，大大降低了农业生产的机械化效率。
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| 图11 东北黑土区坡面长 |
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图12 切沟侵蚀严重 |
九三试验站的建设为解决上述科学问题，提供了极为重要的支撑条件，这些科学问题的解决无疑将为国家实现黑土资源保护和可持续利用提供了重要的科学研究平台，为科技成果转化为生产力提供示范基地。
