土壤侵蚀制图研究领域取得进展

土壤侵蚀是土壤资源损失和土地退化的首要因素，影响土壤资源管理、粮食安全、生态系统服务和区域均衡发展。明确土壤侵蚀强度空间分布特征，对侵蚀管理和水土保持决策具有重要的指导意义。中国科学院南京土壤研究所团队在土壤侵蚀制图领域取得了以下进展。

(1) 在中国土壤水蚀现状和未来中远期分布特征方面

针对土壤水蚀，仍然缺乏国家范围内土壤侵蚀相对可靠的预测结果，也缺乏在气候和土地利用等变化环境下，对未来不同时期不同发展路径下侵蚀情景的预测。团队基于修正通用土壤流失方程（RUSLE），优化方程中各侵蚀因子，明确了中国当前和未来中远期（2050和2100年）典型发展路径下(SSP1-2.6和SSP5-8.5)的土壤侵蚀特征，评估了气候变化和人类活动对土壤侵蚀的相对贡献。经本地因子校正后，中国目前实际土壤侵蚀率为4.57 t ha^-1 yr^-1，总侵蚀量约4.33 Pg yr^-1。空间上，土壤侵蚀主要分布在西南岩溶区、紫色土区、南方红壤区和西北黄土高原区。不同时间和发展路径下，这些敏感区域土壤侵蚀具有更大的变化。气候变化和土地利用对于侵蚀增加的贡献率分别为9.5%~31.5%和-6.95%~-1.78%，气候变化的贡献约是土地利用的2.36~7.54倍。虽然如此，从实际的土地利用出发采取有效的减蚀措施，可抵消四种未来情景下的侵蚀增量。研究可为中国土壤侵蚀管理提供数据基础和科学依据，同时可为全球土地资源保护、制定应对气候和环境变化等政策提供有益参考。

图1 中国土壤侵蚀现状和不同情景侵蚀变化空间分布图

(2) 在中国土壤复合侵蚀空间分布方面

我国地貌类型丰富、气候类型多样，土壤侵蚀涉及水力、风力、耕作、浅层滑坡等多种侵蚀类型，一些区域还会受到冻融循环、动物破坏等作用的叠加影响。以往全国尺度土壤侵蚀制图多聚焦单一类型（如水蚀或风蚀），对多种营力叠加的复合侵蚀缺乏空间连续的定量刻画。放射性核素¹³⁷Cs被土壤细颗粒强烈吸附后，其剖面分布可反映自20世纪60年代以来所有营力导致的土壤再分配总量，具备表征复合侵蚀的独特优势。团队从已发表文献中系统收集¹³⁷Cs反演侵蚀数据，经严格筛选、异常值剔除以及同坡面、小流域合并等处理，最终形成覆盖全国的513个独立数据点，利用随机森林机器学习方法，融合21项环境协变量，首次在国家尺度绘制了我国复合土壤侵蚀空间分布图。基于¹³⁷Cs估算的全国复合侵蚀平均速率为17.8 t ha-¹ yr-¹，年土壤总流失量约21.4 Pg，显著高于以往基于单一类型的估算，土壤性质、气候和植被为三大主导控制因子。研究可为区域差异化水土保持措施配置和土地保护提供新的科学依据。

图2 基于¹³⁷Cs的中国复合土壤侵蚀空间分布图

(3) 在植被增绿对中国土壤水蚀影响方面

团队的研究表明，近40年植被增绿使中国土壤水蚀降低1/3。过去几十年间，由于植树造林、集约化农业管理、气候变化等影响，我国2/3的植被区域呈现明显增绿的趋势，而土壤侵蚀对这一过程的响应特征并不清楚。团队利用多源NDVI数据产品，结合基于GIS和RUSLE的土壤侵蚀空间模拟平台，量化了中国近40年植被增绿程度和类型，解析了植被增绿对土壤侵蚀的影响。1982-2021年，中国植被增绿以森林（48.2%）、耕地（29.4%）和草地（22.4%）增绿为主，由植被增绿导致的土壤侵蚀强度(SER)与土壤侵蚀总量(SEA)分别下降35.94%和41.12%，其中西南紫色土区、西南岩溶区、南方红壤区和黄土高原区减蚀效果较为明显。不同增绿类型对土壤侵蚀的减蚀效果不同，林地减蚀大于耕地和草地，体现了森林对土壤侵蚀防治的重要作用。研究强调了植被增绿对土壤侵蚀防治的作用和意义，为通过优化生态脆弱区植被配置模式和维持现有植被长期健康防治土壤侵蚀提供科学依据。

图3 1982-2021年中国植被增绿导致的土壤水蚀时空变化特征

以上研究成果发表在Geography and Sustainability, Environmental Impact Assessment Review和International Soil and Water Conservation Research上，研究生徐慧云、顾玲玲、唐俊杰分别为论文第一作者，朱绪超副研究员为通讯作者。研究得到国家重点研发计划、中国科学院先导专项、江苏省自然科学基金和中国科学院青促会等项目资助。

论文链接：1，2，3