黃土高原植被變化對(duì)土壤侵蝕的影響

劉宇 宋進(jìn)喜 邢璐通 黃鈺琳 高雋清 李曉鑫 曹成珺 史阿瑩

摘要 土壤侵蝕主要發(fā)生在我國(guó)黃土高原地區(qū)，大規(guī)模植被恢復(fù)措施的開展進(jìn)一步影響了黃土高原的土壤侵蝕情況，剖析植被變化對(duì)土壤侵蝕的影響可為黃土高原生態(tài)環(huán)境治理提供理論指導(dǎo)。研究基于中國(guó)土壤流失方程（CSLE）以及多元數(shù)據(jù)資料，對(duì)黃土高原2000—2018年植被覆蓋度、土壤侵蝕及其相互作用進(jìn)行多方面分析。結(jié)果表明：①黃土高原自東南向西北植被覆蓋度逐漸遞減，19年間植被覆蓋度呈穩(wěn)定上升趨勢(shì);②2000—2018年黃土高原平均土壤侵蝕模數(shù)為2 526.27 t·（km2·a）-1，與降雨量呈正相關(guān)，丘陵、臺(tái)地及起伏山地侵蝕程度較強(qiáng);③黃土高原植被覆蓋度為45％～75％的區(qū)域侵蝕程度較強(qiáng)，當(dāng)植被覆蓋度增加40％以上時(shí)，會(huì)直接引起侵蝕的加劇，而當(dāng)植被覆蓋度減少或增加不超過30％時(shí)，降雨量的變化是侵蝕加劇或減弱的主導(dǎo)因素。研究結(jié)論可為黃土高原土壤侵蝕綜合防治和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善提供參考。

關(guān)鍵詞 中國(guó)土壤流失方程;土壤侵蝕;植被覆蓋度；黃土高原

中圖分類號(hào)：S157.1? DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2024-03-006

The impact of vegetation changes on soil erosion in the Loess Plateau

LIU Yu1， SONG Jinxi1，2， XING Lutong1， HUANG Yulin1， GAO Junqing1，LI Xiaoxin1， CAO Chengjun1， SHI Aying1

（1.College of Urban and Environmental Sciences， Northwest University，Xian 710127， China;2.Yellow River Institute of Shaanxi Province，? Xian 710127， China）

Abstract Soil erosion mainly occurs in the Loess Plateau region of China， and the implementation of large-scale vegetation restoration measures further affects the soil erosion situation on the Loess Plateau. Analyzing the impact of vegetation changes on soil erosion can provide theoretical guidance for the ecological environment management of the Loess Plateau watershed. Based on the Chinese soil loss equation （CSLE） and multivariate data， this study conducts a comprehensive analysis of vegetation coverage， soil erosion， and their interactions on the Loess Plateau from 2000 to 2018. The results show that： ① The vegetation coverage of the Loess Plateau gradually decreases from southeast to northwest， and the vegetation coverage shows a stable upward trend over 19 years， with significant improvement in large-scale vegetation; ② The average soil erosion modulus on the Loess Plateau from 2000 to 2018 was 2 526.27 t·（km2·a）-1， which was positively correlated with rainfall. The degree of erosion was strong in hills， plateaus， and undulating mountains; ③ The area with vegetation coverage ranging from 45％ to 75％ in the Loess Plateau has a strong degree of erosion. When the vegetation coverage increases by more than 40％， it? directly causes the intensification of erosion. However， when the vegetation coverage decreases or increases by no more than 30％， the change in rainfall is the dominant factor for the intensification or weakening of erosion. This study can provide reference for the comprehensive prevention and control of soil erosion and the improvement of ecological environment quality in the Loess Plateau watershed.

Keywords CSLE; soil erosion; vegetation coverage； Loess Plateau

土壤侵蝕現(xiàn)已成為全球性的環(huán)境問題，不僅會(huì)導(dǎo)致土壤質(zhì)量退化，同時(shí)也與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性密切相關(guān)［1］。中國(guó)是世界土壤侵蝕最嚴(yán)重的國(guó)家之一，而黃土高原由于其坡度陡峭、地形復(fù)雜、土質(zhì)疏松［2］，導(dǎo)致該地區(qū)是我國(guó)水土流失最嚴(yán)重的區(qū)域之一。目前，黃土高原水土流失的總面積為39×104 km2，其中侵蝕程度超過極強(qiáng)度的面積為8.5×104 km2，占全國(guó)極強(qiáng)度侵蝕總面積的64％。與此同時(shí)，黃土高原的土壤侵蝕分布極不均衡，強(qiáng)度及以上的土壤侵蝕面積為15.6×104 km2，只占總面積的24％，但其貢獻(xiàn)的產(chǎn)沙量卻占入黃泥沙總量的80％以上［3］。因此，研究黃土高原土壤侵蝕情況具有重要意義。學(xué)者針對(duì)中國(guó)土壤侵蝕的具體情況，建立了土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型，如蔡強(qiáng)國(guó)等提出了黃土丘陵溝壑區(qū)典型小流域侵蝕產(chǎn)沙過程模型［4］，分別對(duì)坡面、溝坡和溝道提出了不同的子模型;Liu等基于通用土壤流失方程（universal soil loss equation，USLE）［5］，對(duì)其各因子進(jìn)行修改后得到中國(guó)土壤流失方程（Chinese soil loss equation，CSLE），在土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型研究領(lǐng)域取得了重要成果。

植被作為影響土壤侵蝕過程最重要的因子之一， 具有強(qiáng)大的水土保持功能， 一方面， 其冠層對(duì)降雨的截留作用可以減少地表徑流; 另一方面， 其根系對(duì)土壤的錨固作用可以提升土壤抗蝕能力［6-8］。 20世紀(jì)初期， 黃土高原的生態(tài)環(huán)境極度脆弱， 植被遭到大面積破壞， 水土流失問題極其嚴(yán)重［9］。 在1978年“三北”工程及1999年退耕還林還草政策的推動(dòng)下， 黃土高原的植被得到了顯著恢復(fù)， 水土流失問題得到了一定緩解［10］。 然而植被變化對(duì)黃土高原土壤侵蝕情況的影響仍不明晰， 現(xiàn)有關(guān)于土壤侵蝕在空間分布特征上的研究， 多以不同的土地覆被類型、 降雨類型、 降雨強(qiáng)度、 坡面坡度等因素為出發(fā)點(diǎn)［11-12］， 對(duì)植被的分析較少。

基于此，本文以黃土高原為研究對(duì)象，利用CSLE模型、像元二分模型計(jì)算土壤侵蝕模數(shù)和植被覆蓋度，基于相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析方法，與遙感和GIS相結(jié)合，在時(shí)空尺度上分析土壤侵蝕對(duì)植被變化的響應(yīng)，研究結(jié)果可以為黃土高原水土保持提供參考和科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況、數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

黃土高原位于黃河流域中部，地理范圍為北緯33.72°～41.27°，東經(jīng)100.90°～114.55°（見圖1），是中國(guó)四大高原之一，總面積為63.5×104 km2［13］。 黃土高原海拔西北高東南低， 六盤山西部為2 000～3 000 m， 六盤山與呂梁山之間為1 000～2 000 m，是黃土高原的主體部分，呂梁山東部降低至500～1 000 m，是大面積的河谷平原。黃土高原具有典型的大陸季風(fēng)氣候特征，年均氣溫為3.6～14.3 ℃，冬季寒冷、夏季炎熱，晝夜溫差大，且東部和西部的溫差也很大［14］。黃土高原不僅位于東部季風(fēng)區(qū)，而且還是南部高空西風(fēng)帶的盛行地區(qū)，年降水量為150～750 mm，東西之間的降水量有較大差異，從東南向西北逐漸減少，且多集中在夏秋季，春冬季則相對(duì)干旱少雨［15］。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括黃土高原空間范圍、地貌類型空間分布、降雨數(shù)據(jù)、土壤類型數(shù)據(jù)、土地覆蓋類型數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型（digital elevation mode，DEM）、歸一化植被指數(shù)（normalized differnce vegetation index，NDVI）、梯田空間分布、中國(guó)農(nóng)業(yè)熟制區(qū)劃等專題數(shù)據(jù)（見表1）。

將上述數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)一到WGS—1984中， 并將其分辨率統(tǒng)一重采樣至1 km， 方便后續(xù)計(jì)算分析。

1.3 植被覆蓋度的計(jì)算

基于歸一化植被指數(shù)（NDVI）的遙感影像，采用像元二分模型計(jì)算黃土高原植被覆蓋度［17］，根據(jù)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)植被覆蓋度進(jìn)行分級(jí)（見表2），公式為

FVC=NDVI-NDVIsoilNDVIveg-NDVIsoil×100%（1）

式中：FVC為植被覆蓋度;NDVI為歸一化植被指數(shù);NDVIsoil和NDVIveg分別為裸露地表和全植被覆蓋地表的NDVI值［18］。

1.4 土壤侵蝕模數(shù)的計(jì)算

基于GIS和中國(guó)土壤流失方程（CSLE），計(jì)算黃土高原每個(gè)柵格單元的土壤侵蝕模數(shù)，公式為

A=R·K·L·S·B·E·T（2）

式中：A為土壤侵蝕模數(shù)［t·（km2·a）-1］;R為降雨侵蝕力［MJ·mm·（hm2·h·a）-1］;K為土壤可蝕性因子［t·h·（MJ·mm）-1］;L、S、B、E、T分別為坡長(zhǎng)因子、坡度因子、生物措施因子、工程措施因子和耕作措施因子（無量綱）［5］。

1.4.1 降雨侵蝕力（R）

基于日降雨量估算降雨侵蝕力，公式為

R半月i=α∑mk=1（Pk）β（3）

R年=∑24i=1R半月i（4）

β=0.836 3+18.177Pd12+24.455Py12（5）

α=21.586β-7.189 1（6）

式中：R半月i為半月時(shí)段的降雨侵蝕力值;Pk為半月時(shí)段內(nèi)第k天的侵蝕性日雨量（≥12 mm，否則為0），mm;Pd12表示日雨量12 mm以上的日平均雨量，mm;Py12表示日雨量12 mm以上的年平均雨量，mm［19］。

1.4.2 土壤可蝕性（K）

運(yùn)用EPIC模型計(jì)算土壤可蝕性因子，公式為

K={0.2+0.3e-0.025 6 SAN（1-SIL100）}×

（SILCLA+SIL）0.3×? （1-0.25CC+e（3.72-2.95C））×［1-0.7（1-SAN100）（1-SAN100）+e［22.9（1-SAN100）-5.51］］（7）

式中： SAN為砂粒含量（0.05～2 mm）， %; SIL為粉砂含量（0.002～0.05 mm）， %; CLA為黏粒含量（<0.002 mm）， %; C為有機(jī)碳含量， ％［20］。

1.4.3 坡長(zhǎng)、坡度因子（L、S）

基于1弧秒分辨率的SRTM數(shù)字高程數(shù)據(jù)，經(jīng)過去接邊、 去除偽條紋等以及濾波除噪等預(yù)處理， 利用CSLE模型中的坡長(zhǎng)、 坡度因子算法和坡長(zhǎng)、 坡度因子計(jì)算工具（LS_Tool）， 計(jì)算得到L、 S。

1.4.4 生物措施因子（B）

基于土地利用類型和植被覆蓋度，將Borrelli［21］在USLE中計(jì)算非耕地因子的方法應(yīng)用于CSLE中生物措施因子的計(jì)算（見表3）。

B=MINB+（MAXB-MINB）×（1-FVC100）（8）

式中：MAXB和MINB分別為表中B的最大值和最小值。

1.4.5 工程措施因子（E）

基于梯田空間分布圖， 根據(jù)《水土流失普查技術(shù)規(guī)定》中水土保持工程措施因子賦值表， 取平均值為0.242， 對(duì)工程措施因子進(jìn)行賦值（見表4）。

1.4.6 耕作措施因子（T）

根據(jù)《水土流失普查技術(shù)規(guī)定》中研究區(qū)所屬的輪作區(qū)代碼以及中國(guó)農(nóng)業(yè)熟制區(qū)劃圖對(duì)耕作措施因子進(jìn)行賦值（見表5）， 當(dāng)土地利用為非耕地時(shí)， 則賦值為1。

1.4.7 土壤侵蝕制圖

基于GIS中地圖代數(shù)運(yùn)算的方法， 將各因子直接相乘， 計(jì)算得到研究區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)， 根據(jù)《土壤侵蝕分級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行分級(jí)（見表6）。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃土高原植被變化

2.1.1 時(shí)間變化趨勢(shì)

黃土高原植被覆蓋度由2000年的最低值44.75％增長(zhǎng)至2018年的最高值60.86％，增幅為36％（見圖2）。2000—2018年間，黃土高原地區(qū)的植被覆蓋度雖然每年都有起伏波動(dòng)，但總體上仍呈現(xiàn)出穩(wěn)定上升的趨勢(shì)（R2=0.761），平均增速為0.062／a。

2.1.2 空間分布特征

黃土高原植被覆蓋度呈現(xiàn)出由東南向西北逐漸減少的空間格局〔見圖3（a）〕。植被覆蓋度超過60％的區(qū)域面積占比41.92％，主要分布在黃土高原東南方向的呂梁山脈及太行山脈一帶，此外，還有陜北高原南部和隴中高原西部等地，這些地區(qū)主要由森林、草地和耕地組成;植被覆蓋度低于30％的區(qū)域面積占比21.22％，主要集中在毛烏素沙地和庫(kù)布齊沙漠等地，其中，植被覆蓋度低于10％的區(qū)域面積占比僅為3.14％，大多分布在黃河中上游河道附近。

黃土高原2000—2018年植被覆蓋度的變化速率為-0.044 1/a～0.046 8／a〔見圖3（b）〕，其中植被覆蓋度呈現(xiàn)增加趨勢(shì)的區(qū)域面積占比87.24％。通過對(duì)黃土高原植被覆蓋度變化趨勢(shì)進(jìn)行顯著性分析可以發(fā)現(xiàn)〔見圖3（c）〕，呈顯著增加的區(qū)域面積占比62.57％，分布在黃土高原中部地區(qū);而顯著減少的區(qū)域面積僅占比3.38％，分布在陜西南部渭河下游及河南北部黃河附近。綜合以上分析，2000—2018年黃土高原植被得到顯著改善。

2.2 黃土高原土壤侵蝕時(shí)空變化

2.2.1 時(shí)間變化特征

2000—2018年黃土高原土壤侵蝕模數(shù)與降雨量呈正相關(guān)（見表7），微度侵蝕的面積最大（占比70％左右），強(qiáng)度及以上侵蝕面積較小（占比10％左右）。但2010—2018年隨著降雨量的增加，土壤侵蝕模數(shù)卻基本相似，由此可以推斷，在此期間植被覆蓋度的增加一定程度上緩解了土壤侵蝕的加劇。

2.2.2 空間分布特征

2000—2018年黃土高原平均土壤侵蝕模數(shù)為2 526.27 t·（km2·a）-1，侵蝕總量達(dá)158.24×107 t（見表8）。中度及以下侵蝕面積占比高達(dá)88.23％，但土壤侵蝕量只占總侵蝕量的26.50％;相比之下，強(qiáng)度及以上侵蝕僅占總面積的11.77％，但土壤侵蝕量卻占總侵蝕量的73.50％。以上結(jié)果表明，黃土高原局部地區(qū)的水土流失問題十分嚴(yán)重。

不同地貌類型的土壤侵蝕情況存在明顯差異（見圖4、表9）。平原地區(qū)位于黃土高原西北部、呂梁山東側(cè)及關(guān)中盆地一帶，由于地勢(shì)平坦且土壤質(zhì)地緊密，因此土壤侵蝕模數(shù)僅為469.56 t·（km2·a）-1，為微度侵蝕；臺(tái)地和丘陵區(qū)位于黃土高原中部，因坡面較多且植被覆蓋相對(duì)較低，所以侵蝕程度較強(qiáng)，土壤侵蝕模數(shù)分別為2 753.22和2 875.11 t·（km2·a）-1，達(dá)到中度侵蝕；小起伏山地因坡耕地分布較多，導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重，土壤侵蝕模數(shù)達(dá)到3 630.44 t·（km2·a）-1；中起伏山地和大起伏山地因坡度較大不適合耕種，且植被覆蓋度相對(duì)較高，所以土壤侵蝕模數(shù)分別為2 660.85和2 043.50 t·（km2·a）-1。

2.3 植被變化對(duì)土壤侵蝕的影響

2.3.1 土壤侵蝕對(duì)植被變化的響應(yīng)

黃土高原土壤侵蝕模數(shù)在不同植被覆蓋度等級(jí)表現(xiàn)不同，隨植被覆蓋度的增加呈現(xiàn)先增后減的變化特征（見表10）。植被覆蓋度低于30％的區(qū)域主要分布在西北部的沙地荒漠區(qū)，地勢(shì)平坦，土壤分離能力弱，因此土壤侵蝕模數(shù)低;植被覆蓋度為45％～75％的區(qū)域主要分布在黃土高原東南部海拔較高的谷地和高原地帶，受雨水沖刷的影響較為明顯，導(dǎo)致土壤侵蝕模數(shù)較高;而植被覆蓋度超過75％的區(qū)域，由于植被茂盛，土壤具有較強(qiáng)的抗蝕能力，因此侵蝕程度減弱?？傮w來看，植被覆蓋度為45％～75％時(shí)，強(qiáng)度及以上的侵蝕面積占比較大，達(dá)到11.61％～22.76％，土壤侵蝕模數(shù)為2 192～4 810 t·（km2·a）-1;而當(dāng)植被覆蓋度低于10％時(shí)，強(qiáng)度及以上的侵蝕面積占比僅為0.24％～2.37％，土壤侵蝕模數(shù)也僅為231～591 t·（km2·a）-1。

2.3.2 植被變化對(duì)土壤侵蝕的影響

土壤侵蝕是多種因素綜合作用的結(jié)果，在前文的結(jié)果中已發(fā)現(xiàn)降雨對(duì)土壤侵蝕影響較大，因此，以降雨變化基本一致為前提條件，分析植被變化對(duì)土壤侵蝕的影響（見表11、圖5）。2000—2018年間，當(dāng)黃土高原植被覆蓋度增加40％以上時(shí)，土壤侵蝕程度加劇;當(dāng)植被覆蓋度降低或增加0～30％，且降雨量的變化在-200～100 mm之間時(shí)，土壤侵蝕程度減弱;當(dāng)降雨量減少200 mm以上或增加100 mm以上時(shí)，盡管區(qū)域內(nèi)平均植被覆蓋度呈增加趨勢(shì)，但其土壤侵蝕模數(shù)仍表現(xiàn)為增加。綜上所述，植被變化對(duì)土壤侵蝕的影響是十分復(fù)雜的，當(dāng)植被覆蓋度的增加超過40％時(shí)，會(huì)直接引起侵蝕的加劇;而當(dāng)植被覆蓋度減少或增加不超過30％時(shí)，植被變化對(duì)土壤侵蝕的影響會(huì)小于降雨變化對(duì)土壤侵蝕的影響，侵蝕的加劇或減弱可近似看作由降雨量不同程度的變化所引起的。

3 討論與結(jié)論

3.1 結(jié)論

本文以黃土高原為研究對(duì)象，基于像元二分模型和中國(guó)土壤流失方程計(jì)算得到植被覆蓋度及土壤侵蝕模數(shù)，在時(shí)空尺度上統(tǒng)計(jì)分析其各自的變化特征，探究植被變化對(duì)土壤侵蝕的影響，得出以下結(jié)果。

1） 2000—2018年黃土高原平均植被覆蓋度為53.11％，整體呈現(xiàn)出由東南向西北逐漸遞減的分布格局，19年間植被覆蓋度增幅為34％，變化速率為-0.044 1/a～0.046 8／a，呈顯著增加的區(qū)域面積占比62.57％，而呈顯著減少的區(qū)域面積僅占比3.38％，平均增速為0.006 2／a，整體上黃土高原植被面積顯著增加。

2）2000—2018年黃土高原平均土壤侵蝕模數(shù)為2 526.27 t·（km2·a）-1，年均土壤侵蝕總量達(dá)到158.24×107 t，輕度及以上侵蝕面積占比34.75％，還需持續(xù)加強(qiáng)水土保持工作。同時(shí)，土壤侵蝕模數(shù)與降雨量呈正相關(guān)，但植被覆蓋度的增加可以在一定程度上緩解侵蝕的加劇。黃土高原侵蝕程度較強(qiáng)的區(qū)域主要集中在丘陵、臺(tái)地、小起伏山地和大起伏山地，而平原地區(qū)的侵蝕程度最弱。

3）黃土高原土壤侵蝕模數(shù)在不同植被覆蓋度等級(jí)表現(xiàn)不同， 植被覆蓋度為45％～75％的區(qū)域侵蝕程度較強(qiáng)。 植被變化對(duì)土壤侵蝕的影響十分復(fù)雜， 當(dāng)植被覆蓋度的增加超過40％時(shí)， 會(huì)直接引起侵蝕的加劇; 而當(dāng)植被覆蓋度減少或增加不超過30％時(shí)， 植被變化對(duì)土壤侵蝕的影響小于降雨變化的影響， 侵蝕的加劇或減弱可以近似看作由降雨量不同程度的變化所引起的。

3.2 討論

長(zhǎng)期以來，人們一直認(rèn)為植被具有很強(qiáng)的水土保持效應(yīng)，20世紀(jì)末，隨著我國(guó)黃土高原開始實(shí)施退耕還林還草工程，區(qū)域內(nèi)植被迅速恢復(fù)，且生態(tài)系統(tǒng)多樣性和穩(wěn)定性也得到提高，土壤侵蝕程度顯著降低［22］。植被的不同部分對(duì)水土流失的作用機(jī)制存在明顯差異，可將其分為植被冠層、枯落物和根系分別進(jìn)行研究。植被冠層對(duì)土壤侵蝕的影響主要表現(xiàn)在對(duì)降雨的攔截，通過降低雨滴的動(dòng)能進(jìn)而保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)完整性;其次，冠層部分可增加地表糙率，延長(zhǎng)徑流流程，削弱地表徑流的沖刷力［23］。當(dāng)枯落物分布于地表時(shí)，其能有效保護(hù)土壤團(tuán)聚體，降低土壤濺蝕量;當(dāng)枯落物混入土壤后，其長(zhǎng)期的分解作用會(huì)改變土壤理化性質(zhì)，增強(qiáng)土壤抗蝕能力［24］。根系主要通過其力學(xué)參數(shù)及對(duì)土壤理化性質(zhì)的改變，影響土壤可蝕性，如根系的分泌物可增強(qiáng)土壤顆粒結(jié)合，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性［25］。

然而，一些學(xué)者認(rèn)為植被恢復(fù)并不總是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)具有積極影響，即存在有效覆蓋度，當(dāng)植被覆蓋度超過該臨界值后，會(huì)對(duì)土壤的抗蝕性能存在負(fù)向效應(yīng)［26］。許炯心等的研究也表明［27］，水土保持效益隨植被覆蓋度的增加呈現(xiàn)先增大后保持不變甚至減小的趨勢(shì)。究其原因，大面積進(jìn)行長(zhǎng)期的植被恢復(fù)會(huì)改變區(qū)域內(nèi)土壤的水平衡狀態(tài)［28］。植被的生長(zhǎng)和蒸散發(fā)也會(huì)加劇土壤耗水，導(dǎo)致土壤水分枯竭，甚至土地退化［29］。在植被覆蓋度較高的林地，部分雨滴經(jīng)過冠層截留后再脫落降至地面，其所產(chǎn)生的能量會(huì)更大，造成更多的侵蝕［30］。因此，為了評(píng)估植被對(duì)調(diào)控徑流和減少土壤侵蝕的有效性，我們需要權(quán)衡多方面的關(guān)系，并最終確定適宜的植被恢復(fù)策略。

降雨是土壤侵蝕最主要的驅(qū)動(dòng)力之一，可根據(jù)土壤侵蝕的發(fā)生與否分為侵蝕性降雨和非侵蝕性降雨［31］。降雨引起的侵蝕主要表現(xiàn)為雨滴對(duì)土壤的沖擊導(dǎo)致土壤顆粒飛濺，以及降雨形成地表徑流對(duì)土壤顆粒進(jìn)行搬運(yùn)和沉積［32］。在侵蝕性降雨中，不同等級(jí)的降雨強(qiáng)度對(duì)土壤侵蝕的影響并不相同，Jiang等的研究表明［33］，大部分土壤侵蝕通常是由少數(shù)幾次大雨或暴雨所引起的。除降雨強(qiáng)度外，降雨的持續(xù)時(shí)間也是影響土壤侵蝕和地表徑流的重要因素，當(dāng)降雨與土壤表面進(jìn)行相互作用時(shí)，高強(qiáng)度且短時(shí)的降雨會(huì)更容易使地表形成結(jié)皮，進(jìn)而降低入滲率并增加地表徑流，導(dǎo)致產(chǎn)沙增加［34］。

不同地形的土壤侵蝕存在明顯差異，坡度作為土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型中重要的地形因子，通過影響降雨入滲量，改變土壤顆粒的結(jié)合能力，進(jìn)而影響坡面土壤侵蝕［35］。在趙蒙恩等的研究中［36］，坡度是決定土壤侵蝕狀況的主導(dǎo)因子；王婷等的研究結(jié)果顯示［37］，土壤侵蝕程度與坡度呈正相關(guān)，坡度的增加會(huì)縮短坡面產(chǎn)流的時(shí)間，進(jìn)而導(dǎo)致徑流量和產(chǎn)沙量增加；但張龍齊等認(rèn)為［38］，土壤侵蝕量不會(huì)隨坡度的增加一直呈正相關(guān)，而是存在一個(gè)臨界坡度，當(dāng)坡度超過臨界坡度時(shí)，坡面承雨量的降低對(duì)坡面徑流的削弱作用會(huì)占主導(dǎo)地位，導(dǎo)致土壤侵蝕量減少。此外，降雨強(qiáng)度也會(huì)影響臨界坡度，導(dǎo)致坡度對(duì)土壤侵蝕的影響仍是一個(gè)爭(zhēng)議問題［39］。

土壤侵蝕除了受植被、降雨、地形等影響外，還取決于土壤的理化性質(zhì)，在土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型中通常用土壤可蝕性進(jìn)行衡量。不同的土地利用類型其土壤理化性質(zhì)也不同，韓子琳等對(duì)不同土地利用類型的土壤侵蝕模數(shù)進(jìn)行比較后［40］，結(jié)果顯示耕地>其他用地>林地>建設(shè)用地>水域;陳淼等的研究結(jié)果也表明［41］，在相同條件下，裸地的侵蝕量>耕地的侵蝕量>林地的侵蝕量。除此之外，土地利用的變化也會(huì)改變土壤的理化性質(zhì)，進(jìn)而影響土壤可蝕性，導(dǎo)致土壤侵蝕程度加劇或減弱［42］。張洋等的研究結(jié)果顯示［43］，當(dāng)草地轉(zhuǎn)化為林地或耕地時(shí)，土壤侵蝕程度降低;陳淼等發(fā)現(xiàn)林地轉(zhuǎn)裸地、林地轉(zhuǎn)耕地和耕地轉(zhuǎn)裸地時(shí)土壤侵蝕量增加［41］，而裸地轉(zhuǎn)林地、耕地轉(zhuǎn)林地和裸地轉(zhuǎn)耕地時(shí)土壤侵蝕量則減少。

最后，CSLE模型是計(jì)算面蝕強(qiáng)度的經(jīng)驗(yàn)方程，無法充分反映溝蝕、風(fēng)蝕和重力侵蝕所產(chǎn)生的影響，因此計(jì)算得到的土壤侵蝕模數(shù)可能偏低［44］，要消除該誤差還需基于實(shí)地檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)CSLE模型進(jìn)行修正。

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（編 輯 李 波）

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金專項(xiàng)項(xiàng)目（42041004）

第一作者：劉宇，男，從事水土過程耦合研究，liuyu021@stumail.nwo.edu.cn。

通信作者：宋進(jìn)喜，男，教授，博士生導(dǎo)師，從事水文學(xué)、水資源及水環(huán)境研究，jinxisong@nwo.edu.cn。