东北黑土区作为国家最大的商品粮生产基地和重要的生态安全屏障区。但目前面临着黑土区水土流失日愈加剧,沟道侵蚀严重等问题。沟蚀发育过程复杂和影响因素耦合,数据资料获取困难,加之缺乏长期观测数据,因而沟蚀发生发展过程和机理一直是土壤侵蚀研究中的薄弱环节。针对东北黑土区切沟活跃,沟蚀发育历史、速度、控制因素和关键过程尚存在较大争议的现实。以黑龙江省海伦市前进乡光荣村小流域的切沟为研究对象,本文的研究目标有:1)比较研究区域的高分历史遥感影像结合无人机定期监测现代切沟的技术,监测流域内典型切沟的历史分布演变、体积变化及与地形特征、植被覆盖和人类活动的关系,确定沟蚀发育过程、速率及关键影响因素。2)通过无人机航拍和差分GPS地面测量,结合典型切沟沉积区土壤剖面及放射性同位素定年的方法,反演典型切沟形态发育的水文过程,确定沟蚀发育历史、沉积速度及控制因素。3)通过野外原位水分模拟试验,明确冬季前土壤水分含量通过冻融交替、融雪径流汇集和干湿交替对沟壁裂隙的影响,揭示崩塌关键时机及控制因素。主要研究结果如下:（1）量化了黑土区小流域切沟长期发育特征和侵蚀速率。基于1968年和2018年的高分遥感影像分析了光荣村小流域切沟侵蚀分布、形态演变特征和长期侵蚀速率,及与地貌特征、地表径流、农田机耕道和土地利用变化的关系。结合无人机结合差分GPS监测4条典型切沟发育过程,估算季节尺度和年际尺度下侵蚀外营力作用下侵蚀速度和侵蚀沉积量。东北黑土区长期和短期切沟侵蚀十分严峻,50年间沟头前进速率2-3.4 m yr-1,长期侵蚀土量为25.7-44.7 t ha-1 yr-1,2018年雨季短期监测切沟侵蚀速率为381 t ha-1 yr-1,相当于流域范围内2.7 cm厚度的土壤被侵蚀。（2）探究了黑土区小流域切沟侵蚀历史和沉积速率。基于切沟土壤剖面特征分析、分层采样测试、沉积物溯源和放射性同位素定年的方法,明确小流域侵蚀历史和过程及估算侵蚀沉积速度,探究长期切沟演化驱动机制。典型切沟沟壁出露土层从上到下依次为:黑土层、黄土母质层、黄砂层、混合粗粒砂和泥页岩的基岩层。通过分析和测量结果可知,各层次之间土体构型和特征差异显著,切沟横截面形态与出露土层密切相关。研究区典型小流域切沟沉积层剖面保存完好,分层清晰。研究区域整个土壤侵蚀过程不超过100年,大规模的切沟侵蚀的发育时期不早于60年代。在1900年清政府宣布开垦时,土壤侵蚀问题并不显著,第一阶段毁林开荒伴随着快速的坡面侵蚀。50年代以来耕地面积扩大,小流域所有原生植被被砍伐转化为耕地,随之发育了严重的切沟侵蚀。通过标志性沉积物溯源结合放射性同位素137Cs和210Pbex示踪可得,典型切沟沉积区的沉积速率大于1.8-2.2 cm yr-1。（3）分析了典型小流域陡坡区域退耕还林后,林下仍有切沟活跃的原因。基于无人机航测结合地面差分GPS监测小流域及切沟地形特征,结合村民走访调查土地利用历史的方法,分析了典型切沟形态特征与形成过程及原因。活跃在护坡林下的切沟与常见切沟形态有较大差异,呈现出更加复杂的扭曲形态,如“S”型,“之”字型和肋状,这与土地利用的变化历史关系密切。通过切沟形态特征与土地利用历史等分析可知,切沟往往是农业梯田废置后疏于定期检查与维护,导致梯田面有倾斜坡度以及梯田梗缺失,进而改变了原有的汇水路径或增大了汇水面积有关。农业梯田的不合理设计和修建,以及废置后的不及时检查和维护,是研究区还林后仍有密集的活跃切沟发育的主要原因。建议增修垂直于梯田梗的截留土梗,以拦截径流,增加入渗,对于已经还林的农业梯田,应该引起更多关注,重点已损区域要及时和维护定期检查。（4）揭示了沟壁崩塌关键时机及控制因素。基于冬前布设野外原位监测小区,控制冬前土壤含水量差异,初步探究了冬季前土壤水分含量通过冻融交替、冻融/融雪径流汇集和干湿交替对沟壁裂隙形成的影响。距离沟壁不同距离的土壤含水量差异对沟壁裂隙生成和土体崩塌有影响,距离沟壁越近,含水量的影响越大。冻结期土壤温度自上至下逐渐降低,土壤中水分从上至下逐渐冻结,此阶段为单程过程。融化期为双向过程,表层和地层逐渐向中间层融化,土壤温度随深度增加逐渐降低,上层融化下层冻结,土壤水下渗遇到冻结层,融雪径流产生。裂隙主要形成于4月10日后,与冬前含水量差异密切相关,冻融和融雪径流阶段崩塌量占总崩塌量的18.5%。雨季崩塌量显著持续增加,受降雨影响的崩塌量占总崩塌量的71%。本研究通过多尺度研究方法,首次较系统地研究了黑土农业开放过程中小流域中侵蚀沟发育和发展的关键过程,明确了黑土侵蚀沟发展速度。基于历史遥感影像分析和无人机航测技术得到的研究区切沟历史和发育过程结果,与沉积区土壤剖面取样结合放射性同位素定年和村民走访的方法得到的结果高度吻合。导致东北黑土区小流域切沟发育的关键因素除地貌类型、汇水特征、植被、土地利用之外,地表径流的加速汇集与农业机耕道、废弃梯田密切相关;机耕道是侵蚀沟形成的重要原因,梯田退耕还林可能加剧侵蚀切沟的发展。研究区切沟产生于新中国成立后的大规模农业开发,目前侵蚀沟发育速率仍然高举全球前列。野外原位试验监测表明冬前含水量通过冻融交替和干湿交替过程影响沟壁裂隙发育和崩塌。研究黑土区沟蚀发育过程和关键过程作用机制,可为黑土区切沟防治提供重要的理论依据。