本研究由郭赓、丁鸣鸣、钱洲、林杰、佟光臣、崔琳琳等学者共同完成，第一作者郭赓来自南京林业大学南方现代林业协同创新中心及江苏省水土保持与生态修复重点实验室，通信作者林杰为南京林业大学教授。该文发表于《水土保持研究》（Research of Soil and Water Conservation）第２９卷第５期，出版时间为２０２２年１０月。研究受国家自然科学基金面上项目“基于侵蚀与沉积过程的林下水蚀区碳源汇效益研究”（３１８７０６００）资助，旨在探讨南京市土地利用变化对土壤侵蚀的影响，为区域土地资源配置及水土流失防治提供科学参考。

从学术背景来看，土壤侵蚀是全球十大环境问题之一，不仅造成水土资源流失、土地生产力下降和粮食减产，还诱发崩塌、滑坡、泥石流、洪水及水污染等生态灾难，已经成为制约社会经济持续稳定发展的重要因素。土地利用／覆被变化（LUCC）一直是全球环境变化研究的核心问题之一，它通过改变气候、土壤、植被等局部微环境而成为土壤侵蚀的催化剂。南京市作为长江流域四大中心城市和长三角西部枢纽城市，人口增长迅速，地形起伏较大，加之长期不合理的开发利用和降雨集中，使得该地区土壤侵蚀环境较为复杂。因此，系统研究南京市土地利用与土壤侵蚀之间的耦合关系具有重要理论和现实意义。

在研究方法与工作流程方面，该研究采用了多源数据与GIS技术相结合的手段，主要包含以下几个步骤。第一，数据获取与预处理。研究所用的基础数据包括南京市１９８６年、１９９６年、２００２年三期的土地利用／覆被数据（空间分辨率为３０ｍ，由中国科学院资源环境数据中心提供）、气象数据、土壤数据、数字高程模型（DEM）以及社会经济资料。遥感影像采用了Landsat 5 TM和Landsat 8 OLI数据，由于１９８６年和１９９６年的影像受云雾影响存在质量问题，分别以相邻的１９８７年和１９９７年影像替代。预处理包括辐射定标、大气校正和几何校正，几何校正以２００７年TM影像为基准，采用二次多项式拟合法，误差控制在０.５个像元以内。第二，土地利用类型划分。研究参照１９８４年全国农业区划委员会制定的《土地利用现状调查技术规程》，将土地利用重分类为耕地、林地、草地、居民点及建设用地、水域和其他用地六类。２０１３年土地利用数据以Landsat 8 OLI影像为基础，结合Google Earth高分辨率影像和２００２年土地利用数据，通过人机交互解译获得，实地采样验证解译精度在８８％以上。第三，土壤侵蚀定量评估。研究采用修正的通用土壤流失方程（RUSLE）模型，其表达式为Ａｉ＝Ｆ·Ｒ·Ｋ·ＬＳ·Ｃ·Ｐ。其中，降雨侵蚀力因子（Ｒ）基于南京市３１个气象站点的逐日降雨量数据，采用章文波等提出的日雨量估算模型计算，该模型以１２ｍｍ作为侵蚀性降雨标准，将全年划分为２４个半月时段进行回归计算。土壤可蚀性因子（Ｋ）采用Williams等提出的EPIC模型计算，所需砂粒、粉粒、黏粒及有机碳含量数据来源于中国土种志和中国科学院南京土壤研究所土壤数据库。地形因子（ＬＳ）从DEM中提取，参考水利部２０１２年颁布的水土保持遥感监测技术规范，并结合刘宝元陡坡公式对坡度因子进行了修订，将坡度分为小于５°、５°～１４°、大于等于１４°三级分别计算。植被覆盖管理措施因子（Ｃ）的估算具有明显的方法创新性：研究以植被结构因子——叶面积指数（LAI）取代传统植被覆盖度，通过BP模型反演植被方向性覆盖度，再利用经典物理公式将LAI转换为方向性覆盖度，最后采用林杰等修订的蔡崇法模型计算Ｃ因子。水土保持措施因子（Ｐ）根据实地考察，对林地、草地、居民点及建设用地、水域、其他用地、水田、旱地分别赋值为１．００、１．００、０、０、１、０．０１、０．３５。第四，土壤侵蚀强度分级。依据《土壤侵蚀分类分级标准》（SL190—2007）中南方红壤丘陵区的分级标准，将土壤侵蚀模数分为微度（小于500）、轻度（500～2500）、中度（2500～5000）、强烈（5000～8000）、极强烈（8000～15000）和剧烈（大于15000）六个等级，并统计不同年份、不同土地利用类型下的侵蚀面积与侵蚀量。

研究结果显示，南京市土壤侵蚀在１９８６—２０１３年间呈现先增加后减少的趋势。第一阶段（１９８６—１９９６年），土壤侵蚀加剧，侵蚀模数从２４５．９８ ｔ／（ｋｍ²·ａ）上升到６３６．８ ｔ／（ｋｍ²·ａ），侵蚀面积由３２４．１１ ｋｍ²增加到４５７．０６ ｋｍ²，增加了１３２．９５ ｋｍ²，侵蚀面积比从５．２９％增加到７．４６％。第二阶段（１９９６—２０１３年），土壤侵蚀得到有效治理，侵蚀模数降至１７５．２７ ｔ／（ｋｍ²·ａ），侵蚀面积减少到１５０．１１ ｋｍ²，侵蚀面积比降至２．４５％。空间分布上，土壤侵蚀主要发生在生产建设活动频繁的丘陵山区，如江宁区宁镇山脉西段和浦口区老山，这些区域在２０００年前采矿较多，采矿区山体裸露、植被覆盖率低，２０００年后政府关停大多数露天矿山和窑厂，生态条件逐步改善，侵蚀状况得以遏制。从侵蚀等级来看，微度侵蚀面积占比最大，四个年份分别占总面积的９４．７１％、９２．５４％、９５．３４％和９７．５５％；然而微度侵蚀的侵蚀量占比却最小，仅为６．７８％、３．１１％、６．２９％和４．３１％。中度及以上侵蚀类型面积不超过总面积的３％，但其侵蚀量比例之和却均超过７７％，最高达８８．９％；极强烈和剧烈侵蚀的面积比不超过１．２７％，但侵蚀量比例之和却超过５３．４９％，最高达７６．５８％。这种不同等级侵蚀面积与侵蚀量之间的明显倒挂现象表明，较高等级侵蚀区应当是重点治理区域。

在不同土地利用类型的土壤侵蚀特征方面，南京市８７％以上的土壤侵蚀量集中在林地和耕地。林地多分布于丘陵山区，地形坡度较大，植被一旦破坏，在暴雨冲刷下极易形成较大土壤流失量；耕地虽然侵蚀强度总体较轻，但由于面积比例大，累积侵蚀量也相当可观。１９８６—１９９６年，耕地和林地面积比略有下降，但对应侵蚀量却分别由２８６３４０ ｔ和１１３３１５０ ｔ增加到６８７７４８ ｔ和２７３０１２４ ｔ，表明该时段侵蚀状况加剧。１９９６—２０１３年，耕地面积比由６５．２８％降至４５．５８％，对应侵蚀量由６８７７４８．３ ｔ减少到１６７５２１ ｔ；林地面积比由１０．８３％增至１２．６％，侵蚀量则由２７３０１２４ ｔ减少到７７０９０２ ｔ，侵蚀状况明显改善。从土地利用变化与土壤侵蚀关系来看，水域、居民点及建设用地和其他用地变化对土壤侵蚀无明显影响，耕地变化对土壤侵蚀具有明显的负面影响，林地和草地变化对土壤侵蚀既具有正面影响也具有负面影响，且以正面影响为主。这主要是因为林地同时向耕地和居民点及建设用地转换，不同时期主要转换方向不同，其对侵蚀的影响方向也随之改变。

该研究的结论具有重要的科学价值和应用价值。科学上，研究将基于LAI的植被结构因子引入RUSLE模型的Ｃ因子估算，提高了侵蚀预测精度，为水蚀区土壤侵蚀定量评估提供了方法参考。应用上，研究揭示了南京市不同等级侵蚀面积与侵蚀量的倒挂关系，明确指出较高等级侵蚀区应为重点治理区域；同时阐明了不同土地利用类型变化对土壤侵蚀的影响方向与程度，为南京市土地资源配置、水土流失防治以及城市生态布局规划提供了直接的科学依据。研究的亮点在于：其一，采用长时间序列（１９８６—２０１３年）多期数据，系统揭示了南京市土壤侵蚀的动态变化规律；其二，在Ｃ因子计算中创新性地以叶面积指数取代传统植被覆盖度，并结合方向性覆盖度公式和修订模型，提升了植被因子估算的物理基础与精度；其三，将土地利用变化与土壤侵蚀响应进行耦合分析，明确了不同地类转换对侵蚀的正负面影响，具有较强的问题针对性和决策支持价值。