2.1.2 土壤侵蚀研究的尺度和方法

2.1.2 土壤侵蚀研究的尺度和方法

土壤侵蚀是一个与时空尺度相关的过程,根据研究者关注的问题侧重点的不同,会选择不同的研究尺度,不同的尺度具有不同的主动性或者控制性过程,所以在研究尺度种类的划分上也不尽相同。Poesen等[8]将侵蚀研究尺度分为微尺度、小尺度、田间尺度和流域尺度。郑进军[7]认为研究者容易混淆不同尺度域侵蚀模数,并且已经影响到国内土壤侵蚀及其相关学科的深入开展和水土保持事业的健康发展。他依据侵蚀模数将侵蚀尺度分为点侵蚀模数与地块侵蚀模数、坡面侵蚀模数、流域侵蚀模数和流域输沙模数。本书根据前人研究进展,将土壤侵蚀研究尺度大致分为点(地块)侵蚀、坡面侵蚀和流域侵蚀三个尺度。

2.1.2.1 点(地块)侵蚀及研究方法

点(地块)可以是具有相同土壤属性、独立水文路径、土地利用方式的地貌单元,可根据实际情况将面积设置为几平方米到几平方千米,地块是计算侵蚀泥沙的基本单元[7]。获取地块侵蚀速率的方法有高程实测法[9]、直接丈量法、地球化学方法。地球化学方法又可以细分为稀土元素示踪法[10-13]、放射性核素法[14-18]137Cs、10Be、7Be、210Pb等)。

2.1.2.2 坡面侵蚀及研究方法

坡面侵蚀和地块侵蚀是两个不同的概念,坡面的尺度要大于地块,例如一个农耕地坡面往往自上而下划分为若干大小不等的地块,地形因子、植被、降水量、人为扰动、土壤属性都是影响坡面侵蚀的主要因素[6]。当前的研究热点是坡面侵蚀的空间分布特点以及每个因素对侵蚀起到的影响作用大小。研究坡面侵蚀的方法可以分为两类:①水蚀模型法,包括USEL模型[19]、RUSEL模型[20]、WEPP模型[21]等;②地球化学方法,使用示踪剂在坡面使用网格布点的方法,得到每一个采样点的侵蚀量,再通过空间插值获取坡面短期内侵蚀的空间分布特征,常用的示踪剂以稀土元素和137Cs为主。

2.1.2.3 流域侵蚀及研究方法

流域侵蚀是指雨滴溅击、坡面径流、沟道径流的作用下而使某一流域可集水内的土壤、母质及其他固体物质发生剥蚀、位移、堆积并向流域出口断面输移的过程[22]。流域侵蚀量主要通过在单位时间内、流过流域出口某一观测断面的泥沙总量来进行计算。流域侵蚀速率的获取方法主要有两种:①河流地球化学方法,通过采集、分析河流中固相悬移质和液相离子量估算出流域物理、化学侵蚀速率;②流域水蚀模型法,如GeoWEPP模型[23]等。