本研究的主要作者为李婷、刘康、马力阳、包玉斌和吴磊，研究单位是西北大学城市与环境学院。论文发表于《自然资源学报》（journal of natural resources）第31卷第4期，出版时间为2016年4月。

从学术背景来看，该研究属于土地利用/覆被变化（land use/cover change，LUCC）与土壤侵蚀关系的研究领域。LUCC是全球环境变化研究的核心领域之一，可引起土壤侵蚀、地表径流、土壤养分和水分变化等生态过程的变化。区域自然条件是影响土壤侵蚀的重要因素，而不合理的土地利用会加剧土壤侵蚀，反过来又限制土地利用的方式和结构。因此，研究LUCC与土壤侵蚀的时空动态分异规律具有重要科学意义。秦岭山地丹江流域是陕西省商洛市生态保护与政治经济文化发展的核心区域，也是国家南水北调中线工程的重要水源地，保证该区域的土壤保持功能对实现“一江清水送北京”具有重要意义。近年来，退耕还林还草工程和丹江口库区及上游水土保持工程的实施使流域坡耕地和裸土地面积减少，但土壤流失量仍然较大，因此有必要深入探讨土地利用类型转变对土壤侵蚀的影响。论文的主要目的是采用arcgis 10.0及invest土壤保持模型，分析2000—2010年秦岭山地丹江流域土地利用类型变化特征，模拟不同时期不同土地利用类型土壤侵蚀及土壤保持量的变化规律，并着重探讨土地利用类型方式转变对流域土壤侵蚀的影响。

在研究方法与工作流程方面，该研究主要包含以下几个步骤。第一步是土地利用变化分析。研究采用2000年landsat tm影像和2010年hj-1卫星ccd影像，利用envi和erdas软件平台进行监督分类，建立了包括林地、灌丛、草地、水域、耕地、城镇及裸地7个一级分类和17个二级分类的土地利用/覆被分类系统。在arcgis 10.0平台上，将2000年和2010年两期土地利用数据进行空间分析，构建土地利用转移矩阵，分析土地利用数量和格局变化特征。第二步是土壤侵蚀强度指数计算。研究将两期土地利用图转化为30 m×30 m栅格图层，通过arcgis 10.0叠加分析功能，对各土地利用类型变化及土壤侵蚀强度指数进行空间定位，计算土地利用变化转移矩阵和土壤侵蚀强度指数，并依据《土壤侵蚀分类分级标准》（sl190—2007）将土壤侵蚀强度划分为微度、轻度、中度、重度、极重度和剧烈侵蚀，对应分级值分别为1至6。第三步是invest土壤保持模型运算。研究基于像元尺度的usle计算方法，集土地利用/覆被类型、土壤属性、数字高程模型、降雨和气候数据等信息于一体，以栅格为计算单元实现模型运行。首先根据流域dem数据利用arcgis水文分析工具完成填洼分析、流向及汇流累计，最终形成86个子流域作为评价单元。模型计算过程包括：计算基于地貌和气候条件的潜在土壤流失量rklsx；采用usle方程计算植被覆盖及实施土地管理措施的流域实际土壤侵蚀量uslex；计算土壤保持量，包括泥沙持留量和因植被覆盖及水土保持措施而减少的土壤侵蚀量；对于有大中型水库的流域，扣除水库死库容的土壤保持量以避免高估流域土壤保持量。在参数计算方面，降雨侵蚀力r采用章文波等建立的日降雨量降雨侵蚀力简易算法模型，利用2000—2010年陕西省及周边45个站点逐日降雨量数据计算并经空间插值生成r值图层；土壤可蚀性k采用epic模型中的公式计算并根据文献进行校正；地形因子ls根据坡度阈值25°分别采用不同公式计算；植被覆盖因子c和水土保持因子p根据不同土地利用类型、植被覆盖度及坡度分别赋值；泥沙持留率se取自invest模型数据库。

在主要研究结果方面，土地利用变化分析表明，2000—2010年研究区土地利用类型以林地、灌丛和耕地为主，三者占流域总面积的90%以上。裸地大幅减少90.18%（831.06 hm2），主要转移至水域；耕地面积减少4.11%（5 197.24 hm2），主要流向灌丛和城镇；城镇面积增加32.77%（1 148.04 hm2），水域面积增加27.51%（686.88 hm2）；林地和灌丛面积有所增加。土壤侵蚀评价结果显示，2000—2010年流域土壤侵蚀状况较为严重，整体处于中度侵蚀至强度侵蚀级别，但10年间侵蚀状况有减缓趋势。2000年流域实际土壤侵蚀总量为3 946.78×104 t，以中度侵蚀和强度侵蚀为主，分别占侵蚀总量的35.17%和39.34%；2010年实际土壤侵蚀总量为3 590.75×104 t，较2000年降低9.02%，其中强度侵蚀量由1 552.58×104 t下降至798.19×104 t。从土地利用类型转变与土壤侵蚀效应的关系来看，耕地转为灌丛是该流域由土地利用类型变化引起的土壤侵蚀减缓的主要原因，耕地转为林地及裸地面积减少也起到减轻土壤侵蚀的作用；而以自然生态系统为主的林地、灌丛及草地转为耕地时，土壤侵蚀强度则会明显增加。土壤保持效应评价结果显示，2000年和2010年流域实际土壤保持量分别为5.35×108 t和5.47×108 t，全区土壤保持功能有所提高。从单位面积土壤保持能力来看，林地土壤保持效果最佳，灌丛其次，草地和耕地相差不大，裸地最差。空间分布上，土壤保持量较高值区主要分布于丹凤县东南部及商南县大部分地区，商州区实际土壤保持量属全区较低值。

研究结论认为，2000—2010年秦岭山地丹江流域土壤侵蚀程度有减缓趋势，土地利用转变引起的土壤侵蚀变化最显著的是耕地转为灌丛；就土壤保持能力而言，林地＞灌丛＞草地＞耕地；截至2010年，全区土壤保持能力与2000年相比有所提高。保证一定面积的林地、在人工干预下合理安排坡耕地还林还草区域的空间分布是减少土壤侵蚀的必要措施，同时应注重对可利用耕地的保护。该研究的科学价值在于利用invest土壤保持模型弥补了传统usle方法忽略地块自身泥沙持留能力的不足，能够较为准确地反映流域土壤侵蚀现状，并为模拟不同政策情景下的区域土壤保持功能提供可视化评估手段。其应用价值在于为秦岭山地丹江流域土地资源优化配置和有效控制土壤侵蚀提供科学指导与决策依据。研究的亮点包括：将土地利用转移矩阵与土壤侵蚀强度指数相结合，定量分析了不同土地利用类型转变对土壤侵蚀的影响；采用invest土壤保持模型以子流域为评价单元，实现了土壤侵蚀量和土壤保持量的空间可视化评估；在模型参数本地化方面，对不同植被覆盖度和不同坡度下的耕地进行了细致的因子赋值。需要指出的是，研究中泥沙持留率参数因国内相关研究尚浅而采用invest模型数据库提供的数据，该参数仍在本地化校验中，这可能与研究区实际情况存在一定偏差。