磁化率技術(shù)在土壤侵蝕領(lǐng)域的研究進(jìn)展

于 悅，張科利，劉 亮，張 威

(1.遼寧師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，116029，遼寧大連；2.北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部地表過(guò)程與資源生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100875，北京；3.北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部地理學(xué)院，100875，北京；4.南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，210037，南京)

土壤侵蝕是世界性的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題之一，也是我國(guó)面臨的重要危機(jī)，已經(jīng)引起廣泛重視。土壤侵蝕定量研究主要通過(guò)野外調(diào)查法、徑流小區(qū)監(jiān)測(cè)、人工降雨和核素示蹤，以及遙感調(diào)查等方法獲取數(shù)據(jù)。土壤磁化率技術(shù)作為土壤侵蝕研究的新方法，從20世紀(jì)中期第五屆國(guó)際土壤大會(huì)介紹土壤磁性[1]開始，關(guān)于土壤磁性原理的研究逐漸增多。Le Borgne[2]首次利用磁性測(cè)量技術(shù)豐富土壤學(xué)的研究方法。20世紀(jì)70 年代，Mullins[3]闡述環(huán)境磁學(xué)的相關(guān)知識(shí)，并系統(tǒng)地總結(jié)土壤磁性礦物顆粒的性質(zhì)及其發(fā)生理論，為土壤磁性研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。近幾十年，土壤磁化率技術(shù)在土壤侵蝕領(lǐng)域的應(yīng)用日益發(fā)展起來(lái)，這種優(yōu)化的分析手段能夠幫助研究者全面理解坡面侵蝕沉積過(guò)程，從而預(yù)報(bào)并有效預(yù)防土壤侵蝕。

磁性是自然界物質(zhì)普遍存在的客觀規(guī)律，但磁性的強(qiáng)弱會(huì)因土壤的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)而異，不同物質(zhì)的磁性差異很大。土壤屬于弱磁性物質(zhì)，其磁性不易被直接感知，通常需要借助儀器獲取。土壤磁化率是表征土壤磁性強(qiáng)弱的定量指標(biāo)和直接度量，反映物質(zhì)被磁化的難易程度，其大小正比于土壤黏粒含量。最早的環(huán)境磁學(xué)側(cè)重于古環(huán)境的研究，磁測(cè)手段也繁瑣復(fù)雜，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子磁化率儀為快速簡(jiǎn)單地獲取土壤磁性指標(biāo)提供可能，土壤磁化率被應(yīng)用于土壤侵蝕研究的案例越來(lái)越多。一般而言，未受擾動(dòng)的土壤剖面具有表層磁化率增強(qiáng)現(xiàn)象，而且土壤磁化率高低與成土環(huán)境有顯著的相關(guān)性[3-4]。受侵蝕影響的坡面，土壤磁化率因土壤顆粒在坡面侵蝕、搬運(yùn)與沉積而發(fā)生改變。因此，借助土壤磁化率在坡面及剖面上的異質(zhì)性，能夠反演長(zhǎng)時(shí)間序列和廣空間尺度的土壤侵蝕和再分配過(guò)程。

已有的綜述性文章注重水土保持與宏觀研究手段，尚未分析近些年磁化率技術(shù)在水土保持領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)展，缺乏基于磁化率技術(shù)的土壤侵蝕研究的系統(tǒng)整理。筆者梳理相關(guān)文獻(xiàn)資料，闡述土壤磁性與土壤侵蝕規(guī)律的內(nèi)在聯(lián)系，從時(shí)空分布、磁性載體類型和指標(biāo)量定等角度，綜述基于磁化率技術(shù)的土壤侵蝕研究。

1 土壤磁性特征與侵蝕的關(guān)系

1.1 剖面土壤磁性特征

土壤磁性在坡面和剖面上的分布規(guī)律與地形和母質(zhì)關(guān)系密切。在不同的成土環(huán)境下，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的成土過(guò)程，相同環(huán)境下的土壤形成各自的地帶性特征。對(duì)于弱磁性母質(zhì)發(fā)育的土壤而言，磁化率隨土壤深度的增加逐漸減小，母質(zhì)層磁化率最低，即表層增強(qiáng)性。表層增強(qiáng)性規(guī)律在溫帶地區(qū)的土壤中較明顯，而在干旱區(qū)和低溫區(qū)不明顯[2-4]。de Jong等[5]認(rèn)為侵蝕區(qū)剖面土壤磁化率隨土層深度的增加而變化，證實(shí)土壤磁化率的表層增強(qiáng)性并將磁化率技術(shù)與不同地貌(坡面)部位的土壤剖面特征建立聯(lián)系，由于坡下土壤受淋溶作用影響，土壤中亞鐵磁性礦物發(fā)生轉(zhuǎn)化，因此磁化率值偏小，與弱磁性母質(zhì)發(fā)育的土壤剖面的磁性規(guī)律有異。

我國(guó)地域遼闊，地帶性和非地帶性土壤廣泛分布，不同類型土壤的磁性具有較強(qiáng)的異質(zhì)性。我國(guó)的自然土壤磁性研究于20 世紀(jì)80 年代起步，初期成果主要為土壤磁性理論和土壤磁性調(diào)查的研究。劉孝義等[6]對(duì)我國(guó)東北地區(qū)幾種主要土壤進(jìn)行磁測(cè)，建立各類型的土壤有機(jī)質(zhì)與磁化率的關(guān)系。盧升高[4]和俞勁炎等[7]系統(tǒng)地梳理環(huán)境磁學(xué)和土壤磁性的相關(guān)理論基礎(chǔ)，并匯總我國(guó)南方地區(qū)的土壤磁性數(shù)據(jù)庫(kù)。近年來(lái)，磁化率技術(shù)被成功應(yīng)用于土壤侵蝕和土壤再分配研究。

1.2 坡面表層土壤磁性特征

磁化率異質(zhì)性普遍存在于長(zhǎng)期受人類耕作活動(dòng)影響的農(nóng)地坡面，地形、耕作方式和管理措施等因素決定坡面土壤的運(yùn)移規(guī)律[8]。土壤中細(xì)小的黏粒具有較高的磁性，是土壤磁性的主要來(lái)源，因此，土壤磁化率值反映土壤質(zhì)地，揭示土壤顆粒的分離與搬運(yùn)過(guò)程。磁化率技術(shù)在土壤侵蝕領(lǐng)域的研究正處于發(fā)展階段，其研究載體有自然土壤和人工磁性物質(zhì)2類。

1.2.1 自然土壤磁性變化與土壤遷移 土壤磁性的大小受成土過(guò)程和成土環(huán)境影響，超順磁性顆粒的數(shù)量直接影響土壤磁性，超順磁性顆粒在土壤侵蝕過(guò)程中被搬運(yùn)至坡下，在坡下呈現(xiàn)出磁性富集現(xiàn)象。Dearing等[9-10]首次將磁化率技術(shù)應(yīng)用到土壤再分配研究中，闡述磁化率的坡面異質(zhì)性并證實(shí)土壤再分配現(xiàn)象的存在。在地形、降水、土地利用類型等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，磁學(xué)技術(shù)有助于綜合分析和理解土壤侵蝕和堆積過(guò)程，為土壤侵蝕預(yù)報(bào)提供有力支撐。Karchegani等[11]和Rahimi等[12]將137Cs活度和磁化率2種方法結(jié)合，探究伊朗西部弱磁性石灰?guī)r母質(zhì)坡面土壤磁性分異規(guī)律。然而，并沒(méi)有確切的證據(jù)表明土壤磁性與137Cs活度存在聯(lián)系，但兩者均能夠應(yīng)用于土壤侵蝕預(yù)報(bào)研究。Royall[13]分析表層土壤磁性的空間異質(zhì)性規(guī)律，建立耕作均一化模型，估算點(diǎn)上的土壤侵蝕深度和面上的土壤侵蝕量。該研究是利用土壤磁性定量評(píng)價(jià)土壤侵蝕的里程碑，以土壤侵蝕的土層厚度為紐帶，估算坡面土壤侵蝕量及土壤侵蝕速率，已被應(yīng)用于多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

我國(guó)自然土壤磁性與坡面土壤再分配的研究起步較晚，以東北黑土區(qū)為主要研究區(qū)域，證明將土壤磁性應(yīng)用在土壤再分配研究的有效性，并定量地評(píng)價(jià)坡面土壤侵蝕，進(jìn)而探索不同地區(qū)、不同侵蝕類型的磁性示蹤技術(shù)。Liu等[14]和Yu等[15]在東北黑土區(qū)農(nóng)地坡面展開研究，探明不同坡面、不同坡位、不同土地利用的土壤磁化率分布特征，分析土壤再分配規(guī)律，探究小流域尺度土壤磁化率變異特征及其與137Cs活度之間的關(guān)系，結(jié)果表明：坡位和土地利用等因素對(duì)土壤磁化率的再分配方式具有重要影響。在時(shí)間尺度上，開墾年限反映土壤侵蝕的發(fā)展趨勢(shì)，開墾年限越長(zhǎng)，土壤磁性的異質(zhì)性越強(qiáng)，土壤侵蝕越嚴(yán)重。此外，Liu等[16]和Ding等[17]初步驗(yàn)證土壤磁性指標(biāo)在干旱、半干旱地區(qū)指示風(fēng)力侵蝕的可行性，Cao等[18]建立指紋示蹤指標(biāo)體系，評(píng)價(jià)土壤磁性應(yīng)用于石漠化地區(qū)識(shí)別土壤侵蝕變化的潛力。

1.2.2 人工磁性物質(zhì) 包括粉煤灰、塑料磁性顆粒和復(fù)合磁性顆粒等，其磁性遠(yuǎn)大于自然土壤磁性，可控制磁性大小、粒徑大小和混合密度等指標(biāo)，適用于不同時(shí)空環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。Hussian等[19]比較鐵路附近農(nóng)地與非農(nóng)地相同坡位的粉煤灰含量，評(píng)價(jià)該地區(qū)土壤侵蝕導(dǎo)致的土壤再分配規(guī)律，在142年間，坡面表層10.6 cm或46%的土壤被侵蝕。Olson等[20]利用粉煤灰含量和土壤磁化率指標(biāo)評(píng)價(jià)農(nóng)地和還林地坡面土壤侵蝕規(guī)律，發(fā)現(xiàn)還林地的磁化率值均大于農(nóng)地。Parsons等[21]首次利用磁赤鐵礦粉末示蹤土壤沉積物的運(yùn)移，監(jiān)測(cè)泥沙運(yùn)動(dòng)狀況。Gennadiev等[22]在俄羅斯莫斯科周邊采集土壤樣品，測(cè)定土壤磁化率，分離磁性礦物顆粒和球狀磁性顆粒(spherical magnetic particles，SMPs)，認(rèn)為土壤磁化率方法適用于定量地評(píng)價(jià)土壤侵蝕與沉積強(qiáng)度。董元杰等[23]以粉煤灰為載體，探究魯東山區(qū)小流域坡面土壤侵蝕規(guī)律，不斷改進(jìn)人工磁性示蹤劑的特性，試圖最大程度地接近天然土壤磁性物質(zhì)。

人工磁性示蹤劑在土壤侵蝕領(lǐng)域的應(yīng)用為實(shí)驗(yàn)條件下的研究提供了新的載體，使實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中的土壤磁性可調(diào)可控，但人工磁性示蹤劑的粒徑組成、密度和吸附性等性質(zhì)與自然土壤存在一定差異，二者坡面運(yùn)移規(guī)律是否一致仍需驗(yàn)證。

1.3 沉積物磁性特征與沉積搬運(yùn)

研究者不斷整合快速經(jīng)濟(jì)的磁測(cè)手段，試圖將磁學(xué)手段融入地理學(xué)研究方法。有學(xué)者認(rèn)為，磁化率能可靠地識(shí)別河湖相懸浮物和沉積物的物質(zhì)來(lái)源，將其應(yīng)用在單次洪水事件中是一種簡(jiǎn)單、高效、無(wú)損的測(cè)量輸沙量的方法，并且能夠細(xì)致地調(diào)查沉積物來(lái)源。此后，土壤磁化率測(cè)定法被應(yīng)用于確定土壤侵蝕沉積物和泥沙來(lái)源的研究中。小流域內(nèi)的土壤侵蝕和沉積是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，俞立中等[24]提出針對(duì)單因子指紋識(shí)別技術(shù)的磁混合模型，在不考慮其他復(fù)雜過(guò)程對(duì)土壤磁性影響的情況下，建立小流域沉積物來(lái)源與沉積物磁性物質(zhì)之間的聯(lián)系，估算不同沉積物來(lái)源的比例。設(shè)定自變量為不同物質(zhì)來(lái)源的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)，各物源的質(zhì)量比例之和為100%，而因變量為與其對(duì)應(yīng)的磁參數(shù)，各物源對(duì)應(yīng)的參數(shù)與質(zhì)量比例之積的總和為沉積物的磁性參數(shù)值，在符合以上要求的數(shù)據(jù)集中，進(jìn)行多元回歸分析，誤差最小的組合即擬合值最接近沉積物磁測(cè)值的組合[25]。

2 利用土壤磁性定量評(píng)價(jià)土壤侵蝕

2.1 人工磁性示蹤劑

粉煤灰(fly ash)是一種由化石燃料燃燒產(chǎn)生的磁性小顆粒，隨降水均勻沉降到土壤表面，可來(lái)自不同的燃燒源，針對(duì)蒸汽動(dòng)力器械的活動(dòng)區(qū)域，粉煤灰是研究土壤侵蝕的有效示蹤劑和時(shí)間標(biāo)記物[26]。Jones等[27]提出利用粉煤灰自然沉降判斷侵蝕時(shí)間的新思路，利用歷史時(shí)期鐵路沿線的粉煤灰估算特定時(shí)段的土壤侵蝕量。Gennadiev等[28]將利用137Cs活度估算土壤流失量的比例模型直接用于SMPs(0～50 cm)與侵蝕量的定量關(guān)系。Olson等[29]提供一種計(jì)算不同時(shí)間段侵蝕量和侵蝕速率的方法——利用137Cs法估算1960年至今的土壤流失量，和利用粉煤灰含量計(jì)算化石燃料燃燒以來(lái)的土壤流失量，兩者的差值即為中間時(shí)段的流失量。Ventura等[30]研制一種磁性塑料珠，在微型小區(qū)的人工降雨條件下確定相應(yīng)坡面位置的土壤侵蝕量，結(jié)果表明：磁性示蹤劑含量和土壤侵蝕量呈線性正相關(guān)，該方法能夠定性地反映小區(qū)尺度的土壤侵蝕/沉積狀況。Liu等[31]將人工磁性示蹤劑應(yīng)用于黃土高原地區(qū)，將示蹤劑和自然土壤混合，設(shè)置多種模式(入滲或沖刷)探究混合物屬性，驗(yàn)證人工磁性示蹤劑應(yīng)用于該地區(qū)地帶性土壤的可行性。

研究者發(fā)揮人工磁性物質(zhì)可控性強(qiáng)、易于識(shí)別等優(yōu)勢(shì)，利用多種類型的磁性物質(zhì)模擬土壤顆粒的運(yùn)移過(guò)程，有針對(duì)性地將磁化率技術(shù)應(yīng)用于不同時(shí)空尺度下的模擬實(shí)驗(yàn)，但應(yīng)注重人工磁性物質(zhì)與土壤顆粒的附著程度的評(píng)價(jià)。

2.2 與137Cs法相結(jié)合的土壤磁性示蹤

為克服單一示蹤技術(shù)的不足，驗(yàn)證磁化率技術(shù)的應(yīng)用潛力，2種或多種示蹤方法相結(jié)合的復(fù)合示蹤成為土壤侵蝕定量化新手段。de Jong等[32]將磁化率與137Cs示蹤技術(shù)結(jié)合，應(yīng)用于農(nóng)地土壤再分配的研究，但剖面土壤磁化率變異很大，且受137Cs半衰期制約，無(wú)法驗(yàn)證20世紀(jì)60年代以前的土壤流失量。Hutchinson[33]應(yīng)用土壤磁化率及放射性核素(137Cs和210Pb)活度等指標(biāo)，綜合評(píng)價(jià)英國(guó)丘陵地區(qū)某小流域-湖泊系統(tǒng)典型流域的侵蝕狀況與泥沙來(lái)源。Royall[13]明確土壤侵蝕規(guī)律與泥沙運(yùn)移情況，并評(píng)價(jià)土壤磁化率技術(shù)在該區(qū)域的適用性。土壤磁化率空間分布與其他土壤理化性質(zhì)相結(jié)合，將能更好地解釋坡面土壤再分配過(guò)程，有助于將磁化率和土壤侵蝕量建立聯(lián)系。Ayoubi等[34]和Rahimi等[12]測(cè)定伊朗石灰質(zhì)土壤的磁化率與137Cs活度2種指標(biāo)，他們認(rèn)為磁化率的變異性只能解釋45%的137Cs活度變異性，磁化率作為石灰質(zhì)土壤侵蝕的土壤坡面示蹤需要深入研究。

利用復(fù)合指標(biāo)評(píng)價(jià)土壤侵蝕量的研究將空間尺度擴(kuò)展至小流域，但不能保證時(shí)間尺度的連續(xù)性及延展性，磁化率技術(shù)與放射性核素示蹤的精度存在差異，復(fù)合示蹤時(shí)的匹配程度有待進(jìn)一步探索。

2.3 耕作均一化模型(T-H Model)

借助自然土壤磁性量化土壤侵蝕量存在一定困難，研究瓶頸在于將土壤磁性與土壤侵蝕過(guò)程建立定量聯(lián)系。農(nóng)地土壤健康與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境息息相關(guān)，農(nóng)地坡面尺度的土壤侵蝕主要受周期性人為活動(dòng)影響，耕作擾動(dòng)表層土壤，使土壤在坡面表層重新分配，這一過(guò)程具有可追溯、可預(yù)測(cè)和周期性等特征，有助于土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型的建立。

Royall[13]首次提出利用農(nóng)地土壤剖面特征估算土壤流失量的耕作均一化模型(T-H model，tillage-homogenization model)。該模型假設(shè)土壤磁性在耕層呈現(xiàn)均一化，侵蝕發(fā)生后，表層被侵蝕出現(xiàn)部分缺失，下一個(gè)耕作周期耕層磁化率發(fā)生變化，參考未侵蝕區(qū)域的土壤剖面磁化率特征，計(jì)算耕層磁化率模擬值，建立表層土壤磁化率值與侵蝕深度之間的關(guān)系，確定土壤侵蝕深度[35]。Jordanova等[36-37]利用T-H模型預(yù)報(bào)黑鈣土農(nóng)地長(zhǎng)期累積的土壤流失速率，將低頻磁化率、頻率磁化率以及飽和等溫剩磁應(yīng)用到T-H模型中，利用土壤質(zhì)地系數(shù)比較底層與耕層土壤磁化率的差異，即

(1)

式中：Δχ為底層與耕層土壤磁化率的差異，%；χcoarse為樣品中粗顆粒(直徑>63 μm)的磁化率，10-8m3/kg；χfine為樣品中細(xì)顆粒(直徑≤63 μm)的磁化率，10-8m3/kg；χbulk為樣品總體的磁化率，10-8m3/kg。

Yu等[38]將T-H模型引入我國(guó)東北黑土區(qū)，并在T-H模型的基礎(chǔ)上加入沉積厚度指標(biāo)，通過(guò)估算坡面侵蝕深度和沉積厚度，實(shí)現(xiàn)坡面尺度上侵蝕量、沉積量和凈侵蝕量的估算。磁化率技術(shù)有利于開展景觀尺度的土壤侵蝕空間分布調(diào)查，同時(shí)，綜合考慮環(huán)境等影響因素以及選擇適當(dāng)?shù)膮⒖计拭?，?duì)于正確應(yīng)用磁化率示蹤方法十分重要。

磁化率技術(shù)在土壤侵蝕領(lǐng)域的應(yīng)用研究正處于從定性到定量的發(fā)展階段，前期成果主要是對(duì)坡面或小流域土壤再分配的定性描述，依托多載體、多指標(biāo)、多角度、多尺度[39]量化分析土壤顆粒的運(yùn)移過(guò)程，側(cè)重于經(jīng)驗(yàn)型的定量評(píng)價(jià)模型穩(wěn)步發(fā)展。

3 基于土壤磁性研究土壤侵蝕的論文分析

以土壤磁化率和土壤侵蝕為關(guān)鍵詞搜索，篩選基于磁化率技術(shù)的中外土壤侵蝕研究論文92篇，其中英文論文71篇，中文論文21篇，時(shí)間跨度60余年(1955—2019年)，包括4篇文獻(xiàn)綜述。

統(tǒng)計(jì)發(fā)表年份及作者所屬地區(qū)，分析研究成果的時(shí)間線及空間網(wǎng)，如圖1所示。時(shí)間上劃分為：1980年以前、1981—1990年、1991—2000年、2001—2010年和2011年以后；空間上劃分為歐洲、中國(guó)、美洲、大洋洲和其他地區(qū)。結(jié)果表明，1980年以前，研究成果全部分布在歐洲地區(qū)，隨后美洲和中國(guó)地區(qū)的研究成果開始出現(xiàn)，且有比例呈逐漸增加的趨勢(shì)。大洋洲的成果分布在1991—2000年和2011年以后。隨著時(shí)間的推移，基于磁化率技術(shù)的中外土壤侵蝕研究從單一地區(qū)向全球發(fā)展，中國(guó)地區(qū)的研究比例也不斷增加。2010年以后，中國(guó)相關(guān)研究的比例可達(dá)40%～50%。根據(jù)磁性載體種類劃分，其中有64篇基于自然土壤磁性研究論文，占總論文數(shù)的69.6%，有24篇基于人工磁性物質(zhì)的研究論文，占總論文數(shù)的26.1%，有4篇綜述論文，占總論文數(shù)的4.4%。

圖1 基于磁化率技術(shù)的土壤侵蝕研究時(shí)空分布Fig.1 Spatial-temporal pattern on soil erosion using magnetic susceptibility technique

4 展望

土壤侵蝕研究方法的發(fā)展腳步從未停歇，新技術(shù)新理念不斷完善傳統(tǒng)方法的短板。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，磁化率技術(shù)被應(yīng)用到地學(xué)相關(guān)領(lǐng)域，與傳統(tǒng)方法和核素示蹤法相比，在以下方面仍需深入研究。

1)磁化率技術(shù)在土壤侵蝕領(lǐng)域的應(yīng)用起步較晚，研究團(tuán)隊(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單，相關(guān)成果呈點(diǎn)源分布。主要來(lái)自幾個(gè)地區(qū)和研究團(tuán)隊(duì)，如美國(guó)Olson 團(tuán)隊(duì)、加拿大的de Jong團(tuán)隊(duì)、英國(guó)的Dearing團(tuán)隊(duì)、伊朗的Ayoubi團(tuán)隊(duì)、中國(guó)的董元杰團(tuán)隊(duì)和張科利團(tuán)隊(duì)等，還未在世界范圍內(nèi)形成成熟的研究網(wǎng)絡(luò)。

2)磁化率技術(shù)在土壤侵蝕領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于定性研究階段。磁化率技術(shù)的原理、剖面規(guī)律、地帶性分異特征等已經(jīng)明了，并在業(yè)界達(dá)成共識(shí)，但現(xiàn)有研究成果多對(duì)經(jīng)驗(yàn)性規(guī)律進(jìn)行總結(jié)梳理和推斷假設(shè)，需建立土壤磁化率與土壤侵蝕間的定量關(guān)系，使利用土壤磁化率指標(biāo)預(yù)報(bào)土壤侵蝕成為可能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通用模型的推廣。

3)近年來(lái)，出現(xiàn)了利用土壤磁化率估算土壤侵蝕量的研究，如根據(jù)土壤磁性指標(biāo)估算侵蝕深度，從而間接計(jì)算坡面尺度的土壤侵蝕量，沒(méi)有直接建立土壤磁化率與侵蝕量的關(guān)系。建立基于土壤磁性的土壤侵蝕評(píng)價(jià)理論與指標(biāo)體系，分析和揭示土壤侵蝕規(guī)律與土壤磁性變異的內(nèi)在關(guān)系是如今研究的關(guān)鍵。

磁化率技術(shù)借助自然土壤磁性的時(shí)空異質(zhì)性和人工磁性顆粒的磁性特征，能夠反演長(zhǎng)時(shí)間序列和廣空間尺度的土壤侵蝕和再分配過(guò)程。然而，基于土壤磁性的土壤侵蝕研究呈點(diǎn)源分布，尚處于發(fā)展階段，缺乏對(duì)土壤侵蝕過(guò)程和機(jī)理的定量表達(dá)。