打壩如修倉，攔泥如積糧，村有百畝壩，再旱也不怕。長期以來，淤地壩在黃土高原水土流失治理和農業生產方面發揮了至關重要的作用。黃土高原淤地壩建設思想來源于古聚湫，即自然山體滑坡堵塞流域出口形成的堰塞湖，堰塞湖淤滿干涸后形成的天然壩地。黃土高原最為著名的古聚湫為陜西省子洲縣黃土洼，被稱為淤地壩的“鼻祖”，距今已有400多年歷史。明代隆慶三年（公元1569年），子洲縣裴家灣鄉王家圪洞（黃土洼），溝壑兩岸發生巨型滑坡，堵塞流域出口，聚水攔泥形成壩地，集水面積約2.72 km2，淤成壩地800多畝。黃土洼古聚湫既不發生積水，也沒有出現鹽堿化現象，旱澇保收，農業產量高，是當地十分珍貴的土地資源。

為緩解人地矛盾、解決大規模退耕后黃土高原優質耕地不足問題，2012年黃土高原啟動實施了治溝造地工程，通過人工削斬山腳邊坡，取土填溝，修筑壩系，將溝道中零散分布的耕地擴展為大面積、可進行機械耕作的農田。治溝造地作為淤地壩建設的擴展和延伸，由于是取土填溝、快速造地，部分新造耕地出現了較為普遍的地面積水和次生鹽堿化問題，影響新造耕地的可持續利用。因此，通過揭示黃土洼古聚湫壩地的水分條件和土壤質量，能夠為現代治溝造地工程提供科學依據和參考。

鑒于此，地球關鍵帶與生態環境安全團隊金釗研究員課題組以黃土洼古聚湫為研究對象，對古聚湫壩地土壤水分進行了為期兩年的高頻監測（2019-2020），并采用HYDRUS-1D模型評估了其儲水能力，同時利用隨機森林模型分析了影響土壤水分動態的因素。研究結果表明，黃土洼古聚湫土壤結構具有多層次特征，支撐了其高質量的耕作能力。表層土壤0-40 cm為快速反應層，對降雨響應迅速；60 cm左右為低含水量中間層，極端降雨期間水分波動劇烈，兼具暴雨時水分快速入滲和導水、干旱時阻止下層水分蒸發損失的功能；100 cm左右為水分穩定層，土壤含水量波動較小（年平均值為16.6%），為作物肥力和耕作提供了穩定的水分來源。模型分析顯示，黃土洼古聚湫壩地的土壤儲水量在低降雨條件下保持穩定，但在降雨量超過9.8 mm時呈現快速上升的動態特征。總結而言，黃土洼古聚湫壩地的持續耕作能力歸結于土層結構、水分條件和養分的多維協同作用。因此，治溝造地工程可借鑒黃土洼古聚湫壩地的土層結構特征，在地形重塑時預先設計垂直土壤層次分布，打造更高質量、更可持續的溝道耕地資源。

圖1 黃土洼古聚湫土壤水分動態對降雨的響應規律

上述研究成果發表于中國科學院生態環境類一區期刊Ecological Indicators。中國科學院地球環境研究所金釗研究員為論文第一作者兼通訊作者，吳會峰博士為共同通訊作者。本研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金項目和中國科學院（Ｂ類）戰略性先導科技專項項目的共同資助。

Zhao Jin, H.Wu, H. Han, Y. Fu, J. Zhang, G. Cao, K. Xu. Soil water dynamics in a 450-year-old natural landslide-dammed valley farmland: Insights into precipitation responses. Ecological Indicators, 2025, 176: 113661.

https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2025.113661