打坝如修仓，拦泥如积粮，村有百亩坝，再旱也不怕。长期以来，淤地坝在黄土高原水土流失治理和农业生产方面发挥了至关重要的作用。黄土高原淤地坝建设思想来源于古聚湫，即自然山体滑坡堵塞流域出口形成的堰塞湖，堰塞湖淤满干涸后形成的天然坝地。黄土高原最为著名的古聚湫为陕西省子洲县黄土洼，被称为淤地坝的“鼻祖”，距今已有400多年历史。明代隆庆三年（公元1569年），子洲县裴家湾乡王家圪洞（黄土洼），沟壑两岸发生巨型滑坡，堵塞流域出口，聚水拦泥形成坝地，集水面积约2.72 km²，淤成坝地800多亩。黄土洼古聚湫既不发生积水，也没有出现盐碱化现象，旱涝保收，农业产量高，是当地十分珍贵的土地资源。

为缓解人地矛盾、解决大规模退耕后黄土高原优质耕地不足问题，2012年黄土高原启动实施了治沟造地工程，通过人工削斩山脚边坡，取土填沟，修筑坝系，将沟道中零散分布的耕地扩展为大面积、可进行机械耕作的农田。治沟造地作为淤地坝建设的扩展和延伸，由于是取土填沟、快速造地，部分新造耕地出现了较为普遍的地面积水和次生盐碱化问题，影响新造耕地的可持续利用。因此，通过揭示黄土洼古聚湫坝地的水分条件和土壤质量，能够为现代治沟造地工程提供科学依据和参考。

鉴于此，地球关键带与生态环境安全团队金钊研究员课题组以黄土洼古聚湫为研究对象，对古聚湫坝地土壤水分进行了为期两年的高频监测（2019-2020），并采用HYDRUS-1D模型评估了其储水能力，同时利用随机森林模型分析了影响土壤水分动态的因素。研究结果表明，黄土洼古聚湫土壤结构具有多层次特征，支撑了其高质量的耕作能力。表层土壤0-40 cm为快速反应层，对降雨响应迅速；60 cm左右为低含水量中间层，极端降雨期间水分波动剧烈，兼具暴雨时水分快速入渗和导水、干旱时阻止下层水分蒸发损失的功能；100 cm左右为水分稳定层，土壤含水量波动较小（年平均值为16.6%），为作物肥力和耕作提供了稳定的水分来源。模型分析显示，黄土洼古聚湫坝地的土壤储水量在低降雨条件下保持稳定，但在降雨量超过9.8 mm时呈现快速上升的动态特征。总结而言，黄土洼古聚湫坝地的持续耕作能力归结于土层结构、水分条件和养分的多维协同作用。因此，治沟造地工程可借鉴黄土洼古聚湫坝地的土层结构特征，在地形重塑时预先设计垂直土壤层次分布，打造更高质量、更可持续的沟道耕地资源。

图1 黄土洼古聚湫土壤水分动态对降雨的响应规律

上述研究成果发表于中国科学院生态环境类一区期刊Ecological Indicators。中国科学院地球环境研究所金钊研究员为论文第一作者兼通讯作者，吴会峰博士为共同通讯作者。本研究得到国家重点研发计划（批准号：2023YFC3008404）和国家自然科学基金项目（批准号：42221003, 41790444）和中国科学院（Ｂ类）战略性先导科技专项项目（批准号：XDB40020301）的共同资助。

论文链接：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