土壤侵蚀的影响因子及研究手段探讨

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翻新时间：2023-04-10

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土壤侵蚀的影响因子及研究手段探讨

【摘要】土壤侵蚀作为一种地貌灾害广泛存在且备受关注，对它进行准确的预报具有重要的实践意义。本文总结了土壤侵蚀的主要影响因子，且对侵蚀机理研究手段进行了综合分类与介绍，对侵蚀过程进行深入剖析，不仅深化了对土壤侵蚀机理的理解，同时也促进我国土壤侵蚀模型的发展，促进水土保持工作的推进。

【关键词】土壤侵蚀；降雨；坡度；坡长；侵蚀模型

引言

1、研究背景及现状

2、土壤侵蚀主要影响因素

土壤侵蚀主要受降雨条件、土壤特性、地形条件和地表植被、空间尺度等因素影响。这些影响因素归纳为表层土状况（土地利用情况、植被覆盖率、土壤保水性等）以及土颗粒特性（土壤前期含水量、压实程度等）[3，4]两方面。

2.1 降雨

降雨被认为是最主要的驱动力，降雨物理特征研究是土壤侵蚀规律不可或缺的部分。其影响主要表现为：：溅击打散和径流冲刷作用[5]。关于降雨特性对土壤侵蚀的影响性研究始于十八世纪后期，目前降雨特性相关性研究逐渐步入量化研究阶段[2，5]。

降雨一方面通过雨滴击溅作用使地表产生剥蚀，使地表土壤颗粒分散、迁移，并且为径流侵蚀提供了源源不断的补给[6，7，8]，另一方面形成径流对地表产生冲刷，同时堵塞土壤孔隙，抑制了雨水的入渗，雨强增大则土壤侵蚀显著加剧[3]。目前，常用降雨、雨强和径流量三个主要降雨因子来描述土壤侵蚀程度。有学者将侵蚀归结为降雨与下垫面等因子综合作用的结果，并将降雨因子定义为“激励”变量，下垫面因子视为“状态”变量而展开研究。一般说来，雨滴质量越大，降雨总量越大，对土壤侵蚀的影响越大，土壤侵蚀量越大[9]。降雨强度不同，地表微地貌特征的不同会引起产流产沙路径不同，从而影响土壤侵蚀过程[5]。近年来，不少学者针对降雨形态探讨其对土壤侵蚀过程的影响[6，9]，尚无较为统一的定论。

2.2空间尺度

土壤侵蚀通常还受约于其发生的空间尺度（坡度、坡长等），主要通过控制水文参数、侵蚀特征数据等影响土壤侵蚀过程，且考虑空间尺度有利于改善试验精度和模拟效果。

坡度：山体坡度变化影响坡面的受雨面积及受雨量，从而影响坡面径流深度及冲刷力[1]。不少研究指出泥沙侵蚀量随坡度增加而增大[9]。还有一些学者发现坡面侵蚀产沙存在一个临界坡度[8]，其与径流深、泥沙粒径以及植被等因素存在一定函数关系。大量数据显示，坡度变化与土壤侵蚀量还可能存在幂函数、线性、多项式[8]等关系。

此外，土壤侵蚀过程还受如生物有机质、植被与土地利用情况、土壤粒径分布、表层土糙率、岩屑和废弃物含量等[9]因素的影响。

3、土壤侵蚀研究手段

国内外研究土壤侵蚀的途径主要有野外径流小区法和室内人工模拟降雨法两种[3]，。前者直观而准确，但对设备、技术的要求较高，近年来被不断改进。例如稀土示踪技术近年来得到广泛应用于土壤侵蚀的机理研究，同时计算机模拟愈来愈受青睐，模拟结果丰富可靠。

土壤侵蚀模型主要有经验模型和数值模型两大类。前者通常基于实测数据采用回归技术等数学方法建模，结构简单，不能较客观的模拟出土壤侵蚀过程（如USLE模型等）。后者基于水力学角度，能够在缺乏实测数据的情况下进行侵蚀模拟，如AGNPS，ANSWERS，EUROSEM，SWAT、WEPP、SHE（MIKE）[10]等。结合分布式水文模型、遥感技术及地球信息系统等可以有效地预估流域侵蚀发生的重点区域。

4、研究趋势展望

侵蚀研究将逐渐从以侵蚀因子为基础的侵蚀预报向侵蚀过程的量化研究和理论发展，以满足科学研究和工程实践的需求。考虑以小流域为单元进行综合治理，重视径流调控理论是水土保持的精髓，同时强化土壤侵蚀模型中参数区域规律的研究，建立模型参数与气候、土壤、植被、地形特征等区域参数间的关系，增大土壤侵蚀模型的适用范围。同时基于物理概念的分布式水文模型在近年发挥出其突出的模拟效果，该方法用基本物理定律再现客观事实，具有很强的在时间/空间尺度上捕捉土壤侵蚀细节的能力。由于目前GIS具有强大的空间分析功能兼顾动态性，故与GIS结合的土壤侵蚀模型比传统模型具有更强大的生命力，模拟结果对防治水土流失、制定水土保持措施等具有切实可行的参考价值。