土地利用与土壤侵蚀关系的研究方法
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摘 要：土壤侵蚀是土地利用过程中所发生的环境问题之一，土地的不合理利用和地表覆被的减少对土壤侵蚀具有放大效应。只有深入研究土壤侵蚀，才能有效评估土地利用方式的合理性。介绍了国内外土地利用与土壤侵蚀研究的成果和方法，如基于模型的定量研究、基于3S技术的研究、基于137Cs核素示踪技术的研究、基于景观生态学的研究、基于湖泊沉积物的研究等5种方法。
关键词：土壤侵蚀;土地利用;研究方法;覆被
文章编号：1004-7026（2019）09-0087-02 中国图书分类号：S157.1 文献标志码：A
土地利用是指人类有目的地开发和利用土地资源的活动[1]。土地利用变化包括土地资源的数量、质量和土地利用的结构随时间的变化，土地利用的变化对土壤侵蚀有着直接的影响[2]。土壤侵蚀可以定义为土壤及其母质在水力、风力、冻融、温度变化、重力、其他自然或人类活动的作用下被破坏、剥离、搬运[3]。土壤侵蚀引起的土地退化已经成为世界上最普遍、最严重的环境问题之一[4]。地表覆被的减少和土地利用的变化会加剧土壤侵蚀，这也是土地利用被纳入土壤侵蚀研究中的主要原因。
从以前的研究中可以发现，土地利用会极大地影响径流和土壤侵蚀的程度[5]，通过改变原有地表覆被类型及其覆盖度、径流状况和土壤理化性质，从而影响土壤侵蚀的发展。人类活动会严重影响土壤自然侵蚀的速率，例如土地种植与管理、不合理的土地利用、放牧、砍伐森林等。其中，土地利用方式的不合理是导致侵蚀速率加快的主要因素。不合理利用土地使地形条件发生改变，土壤性质恶化，加剧了土壤的侵蚀，导致土地生产力退化。
1 基于模型的定量研究
对于土壤侵蚀的研究最早可追溯到1877年德国土壤学家Ewald Wollny所做的土壤侵蚀试验，他对坡度、坡向、植被、土壤类型等影响径流和土壤侵蚀的因子进行了深入研究。Middleton于1930年最早提出了土壤可蚀性的概念。土壤侵蚀的定量研究一般认为始于Cook（1936），他认为地表植被对于地表具有一定的保护作用。经过多年的发展，土地利用方式被证实为影响土壤侵蚀的重要因素，土壤的可蚀性是土壤本身对土壤侵蚀能力的敏感程度。自20世纪60年代以来，国内外学者研究出了众多土壤侵蚀预报模型，有 USLE、RUSLE、EUROSEM、WEPP、SWAT和InVEST等。土壤侵蚀模型可作为预报和动态监测土壤侵蚀量的重要工具，这些模型将土地利用作为影响土壤侵蚀的一个因子，将不同的土地利用方式划分为不同的因子值，以此来计算不同的土地利用方式下土壤侵蚀状况的差异，以便根据土壤侵蚀状况的差异选择合理的土地利用方式。根据土壤侵蚀模型建模手段的差异，可以将以上土壤侵蚀模型分为经验统计模型（Empirical Model）和物理过程模型（Physical-based Model）。
2 基于3S技术的研究
建立模型研究土地利用与土壤侵蚀的关系是行之有效的方法，但是这些模型通常只是将土地利用作为影响土壤侵蚀的一个因子，通过对比和分析不同土地利用方式下的土壤侵蚀量，选择合适的土地利用方式，因而土地利用变化实质上是通过改变模型中相关因子的数值，影响土壤的理化性质，改变土壤的外部环境，从而使土壤可蚀性发生变化。运用模型研究存在的一个问题是部分数据获取难度较大，而且缺乏统一的评价指标，难以对不同地区和不同流域进行比较分析。遥感和地理信息系统技术能在很大程度上对不同土地利用背景下的土壤侵蚀情况进行定量研究[12]，为水土流失的防治和土地资源的合理利用提供有效帮助。但是，在实际的应用中仍存在许多的问题，如偏远地区的遥感数据难以获取、遥感数据的处理技术与土壤侵蚀模型的结合等。
3 基于137Cs核素示踪技术
环境同位素示踪技术应用于土壤侵蚀研究已经有几十年的历史。其中，应用放射性核素技术（如137Cs、210Pb、7Be 等）示踪土壤侵蚀已经成为LUCC与土壤侵蚀研究的热门领域。其中，由于137Cs简单、高效、可靠，能同时进行宏观大尺度和微观小尺度的研究，可以用来反映土地利用与土壤侵蚀之间的关系，虽然利用137Cs示踪法研究土壤侵蚀起步较晚，但是发展迅速。自然界不存在天然的137Cs，土壤中的137Cs主要来自20世纪60年代前后人类的大气核实验，137Cs的半衰期只有30年，而近几十年全球范围内没有进行大气核实验。随着137Cs半衰期的到来， 寻找一种能够代替137Cs的环境同位素成为当务之急。
4 基于景观生态学的研究
土壤侵蚀与土地利用景觀格局有重要的关系。利用景观生态学研究土地利用与土壤侵蚀关系，拓宽了研究的视角，弥补了土壤侵蚀研究在宏观尺度上的不足，为土地利用格局规划提供了理论依据。但是，目前大多数的研究基于单一土地利用或土地利用格局对于土壤侵蚀的影响，缺乏景观格局演变与土壤侵蚀动态变化之间的研究。因此，在今后的研究中，应将景观格局变化与区域土壤侵蚀变化相结合。
5 基于湖泊沉积物的研究
基于湖泊沉积物的研究在土壤侵蚀的过程、机制和环境效应中显示出了重大作用。通过利用放射性同位素、环境磁学等不同方法，对湖泊沉积物进行分析，提取土壤侵蚀的信息，弥补观测资料的不足，拓展了土壤侵蚀学科的研究思路和方法。基于湖泊沉积物的研究方法已经成熟，但运用湖泊沉积物研究土壤侵蚀和土地利用关系的研究较少，研究方法比较单一。在今后的研究中，应将放射性同位素、磁性分析、元素地球化学分析、粒度分析等多种方法运用于土壤侵蚀与土地利用关系的研究中，将基于湖泊沉积物分析的研究与基于区域土壤侵蚀的研究相结合，提高研究的精度和可信度。 6 结束语
土地利用变化从不同角度对土壤侵蚀产生了重要影响。二者之间的相互关系引起了学者的关注，并取得了大量的研究成果。国内外学者普遍认为，人类及其活动是导致土壤侵蚀的主要原因，土地利用通过改变环境条件，从多角度对土壤侵蚀产生影响，不合理的土地利用和覆被减少对土壤侵蚀有放大作用。
5种研究土地利用与土壤侵蚀的方法各有其优缺点，不同的方法有其适用的前提和时空尺度，具体选择哪种方法需要结合研究的目的、时间、地点、精度等和研究区的具体情况（土地利用、地形、将水、尺度等）而定。
在未來的研究中，土地利用与土壤侵蚀的研究方法更倾向于创新型和多样性。基于湖泊沉积物和基于景观生态学的土地利用与土壤侵蚀的研究是近几年兴起的，利用湖泊沉积物进行研究可以弥补研究区域观测资料的不足，利用同位素示踪和沉积物环境磁学特征进行研究可以得到流域土壤侵蚀量和侵蚀速率的变化，进一步推算土地利用的时空变化对土壤侵蚀的影响。基于景观生态学原理进行土地利用与土壤侵蚀的研究弥补了坡面研究的不足，在不同程度上将土地利用与土壤侵蚀联系起来，拓宽了土壤侵蚀的研究视角。将不同学科、不同领域的理论和方法引入土地利用与土壤侵蚀的研究中，可以有力地推动土地利用与土壤侵蚀研究的进一步发展。
参考文献：
[1]陈佑启，杨鹏. 国际上土地利用/土地覆盖变化研究的新进展[J]. 经济地理，2001，（1）：95-100.
[2]Ferreira V， Panagopoulos T， Cakula A，et al.Predicting soil erosion after land use changes for irrigating agriculture in a large reservoir of southern portugal [J]. Agriculture and Science Procedia，2015 （4）：40-49.
[3]Eckelmann W， Baritz R， Bialousz S，et al （2006） Common criteria for risk area identification according to soil threats. European Soil Bureau Research report No. 20， EUR 22185 EN. Office for Official Publications of the European Communities， Luxembourg， 94 pp.
[4]Ganasri BP， Ramesh H （2016） Assessment of soil erosion by RUSLE model using remote sensing and GIS—a case study of Nethravathi Basin [J]. Geosci Front 2017（6）：953-961.
[5]Mohammad， A.G， Adam， M.A. The impact of vegetation cover type on runoff and soil erosion under different land uses [J]. Catena 2010，81（2）： 97-103.
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