1991—2020年全球沟蚀研究进展.pdf
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1、第4 3卷第3期2 0 2 3年6月水土保持通报B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.4 3,N o.3J u n.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 8-2 1 修回日期:2 0 2 2-1 1-1 5 资助项目:陕西省自然科学基础研究计划项目“典型退耕还林(草)小流域黄土滑坡关键致灾因子及其群发机理”(2 0 2 3-J C-QN-0 3 6 1);黄土与第四纪地质国家重点实验室开放基金“强降雨下黄土沟坡根土层浅层滑坡破坏机制研究”(S K L L QG 2 2 1 5)第一作者
2、:罗丽(1 9 8 8),女(汉族),陕西省渭南市人,博士,主要从事水土保持、土壤侵蚀方面研究。E m a i l:l u o l i 8 8 1 2 0 61 6 3.c o m。通信作者:郭文召(1 9 8 7),男(汉族),河南省洛阳市人,博士,副研究员,主要从事土壤侵蚀与水土保持研究。E m a i l:w e n z h a o g u on w a f u.e d u.c n。1 9 9 12 0 2 0年全球沟蚀研究进展罗 丽1,段胜丹2,郭文召3,4,刘 恒2,孙昊泽3,杨 硕3(1.西北农林科技大学,水利与建筑工程学院,陕西 杨凌7 1 2 1 0 0;2.西北农林科技大学,
3、资源环境学院,陕西 杨凌7 1 2 1 0 0;3.西北农林科技大学,水土保持研究所,陕西 杨凌7 1 2 1 0 0;4.中国科学院地球环境研究所,黄土与第四纪地质国家重点实验室,陕西 西安7 1 0 0 6 1)摘 要:目的分析1 9 9 12 0 2 0年国内外沟蚀领域不同时期的国际研究形势、研究现状以及研究热点的变化趋势,定量分析沟蚀测量技术和沟蚀模型的发展趋势,旨在促进沟蚀研究的深入发展并为相关领域学者提供参考信息。方法采用W e bo fS c i e n c e核心合集中1 9 9 12 0 2 0年的25 6 8篇沟蚀相关文献进行计量分析,使用VO S v i e w e r软
4、件 对国 家 和机 构研 究形 势 以及 沟蚀 研 究热 点变 化趋 势 进行 可视 化 分析。结果近3 0a沟蚀的研究呈现上升趋势,且在2 0 1 12 0 2 0年迅猛上升。中国(2 3.7%)和美国(2 0.8%)为沟蚀研究的主要国家,发文量占全球的4 4.5%,且两国间合作更密切。全球沟蚀研究排名前1 0的机构中,中国的机构占3所(中国科学院、西北农林科技大学和北京师范大学)。沟蚀研究涉及多个学科领域,以地质学最多。沟蚀影响因子、沟蚀测量技术和沟蚀研究模型为沟蚀领域主要研究热点。径流、土地利用、植被、降雨和土壤等影响因子一直是沟蚀研究的重点。近些年气候变化特别是极端降雨对沟蚀的影响越来
5、越受重视。高精度的3D立体测量技术逐步替代2D平面测量技术,并得到广泛应用。经验模型应用早,应用最广泛,2 0 0 0年之后基于定量分析的估算模型开始建立,提高了沟蚀监测及预报的精度。结论未来沟蚀研究应在植被恢复后极端降雨下沟蚀的形成、不同因素对于沟蚀过程的交互影响、沟蚀监测新方法的开发以及沟道侵蚀过程预测模型等方面加强工作。关键词:土壤侵蚀;浅沟;切沟;VO S v i e w e r;测量技术;监测预报;估算模型文献标识码:C 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 3-0 2 6 5-1 2 中图分类号:S 1 5 7.1文献参数:罗丽,段胜丹,郭文召,等.1 9
6、9 12 0 2 0年全球沟蚀研究进展J.水土保持通报,2 0 2 3,4 3(3):2 6 5-2 7 6.D O I:1 0.1 3 9 6 1/j.c n k i.s t b c t b.2 0 2 3.0 3.0 3 1;L u oL i,D u a nS h e n g d a n,G u o W e n z h a o,e ta l.G l o b a lr e s e a r c hp r o g r e s sr e g a r d i n gg u l l ye r o s i o nf r o m1 9 9 1t o2 0 2 0J.B u l l e t i no fS
7、o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,4 3(3):2 6 5-2 7 6.G l o b a lR e s e a r c hP r o g r e s sR e g a r d i n gG u l l yE r o s i o nf r o m1 9 9 1t o2 0 2 0L u oL i1,D u a nS h e n g d a n2,G u oW e n z h a o3,4,L i uH e n g2,S u nH a o z e3,Y a n gS h u o3(1.C o l l e g eo f W a
8、t e rR e s o u r c e sa n dA r c h i t e c t u r eE n g i n e e r i n g,N o r t h w e s tA&FU n i v e r s i t y,Y a n g l i n g,S h a a n x i7 1 2 1 0 0,C h i n a;2.C o l l e g eo fN a t u r a lR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t,N o r t h w e s tA&FU n i v e r s i t y,Y a n g l i n g,S h a
9、a n x i7 1 2 1 0 0,C h i n a;3.I n s t i t u t eo fS o i la n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,N o r t h w e s tA&FU n i v e r s i t y,Y a n g l i n g,S h a a n x i7 1 2 1 0 0,C h i n a;4.S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fL o e s sa n dQ u a t e r n a r yG e o l o g y,I n s t i t u t eo fE a r t
10、hE n v i r o n m e n tC h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e s,X ia n,S h a a n x i7 1 2 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h ei n t e r n a t i o n a l r e s e a r c hs i t u a t i o n,c u r r e n tr e s e a r c hs t a t u s,a n dt r e n d si nr e s e a r c hh o t s p o t s i nt
11、 h e f i e l do f g u l l ye r o s i o na th o m e a n da b r o a d f r o m1 9 9 1t o2 0 2 0w e r ea n a l y z e d,a n dt h ed e v e l o p m e n tt r e n d so fg u l l ye r o s i o nm e a s u r e m e n t t e c h n i q u e sa n dm o d e l sw e r ea n a l y z e dq u a n t i t a t i v e l y i no r d e
12、r t op r o m o t et h e i n-d e p t hd e v e l o p m e n to fg u l l ye r o s i o nr e s e a r c ha n dp r o v i d er e f e r e n c e i n f o r m a t i o nf o rs c h o l a r s i nr e l a t e df i e l d s.M e t h o d sW e a c q u i r e d25 6 8r e s e a r c hp a p e r sd e a l i n gw i t hg u l l ye r
13、 o s i o n f r o mt h eW e bo f S c i e n c e f r o m1 9 9 1t o2 0 2 0.W eu s e dab i b l i o m e t r i ca n a l y s i s m e t h o da n d VO S v i e w e rs o f t w a r et oa n a l y z et h er e s e a r c hs i t u a t i o no f c o u n t r i e sa n d i n s t i t u t i o n sa n dt h ec h a n g e t r e
14、n do fh o t s p o t s f o rg u l l ye r o s i o nr e s e a r c h.R e s u l t sT h en u m b e ro fp a p e r sp u b l i s h e do ng u l l ye r o s i o nr e s e a r c hp r e s e n t e da nu p w a r dt r e n d i nt h e r e c e n t 3 0y e a r s,a n dr o s er a p i d l yf r o m2 0 1 1t o2 0 2 0.C h i n a(
15、2 3.7%o fp a p e r s)a n dt h eU n i t e dS t a t e s(2 0.8%)w e r et h em a i nc o u n t r i e sc o n d u c t i n ga n dp u b l i s h i n gg u l l ye r o s i o n r e s e a r c h,w i t h4 4.5%o f t h ew o r dsp u b l i c a t i o n s,a n dc l o s ec o o p e r a t i o nb e t w e e nt h et w oc o u n t
16、 r i e s.Am o n gt h et o pt e ni n s t i t u t i o n sc o n d u c t i n gg l o b a lg u l l ye r o s i o nr e s e a r c h,t h r e ei n s t i t u t i o n s(t h eC h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e s,N o r t h w e s tU n i v e r s i t yo fA g r i c u l t u r ea n dF o r e s t r y,a n dB e i j
17、i n g N o r m a lU n i v e r s i t y)w e r el o c a t e di n C h i n a.T h i sf i e l do fr e s e a r c hi n v o l v e d m a n yd i s c i p l i n e s,m o s to fw h i c hw e r er e l a t e dt og e o l o g y.I n f l u e n c i n gf a c t o r s,m e a s u r e m e n t t e c h n i q u e s,a n dg u l l ye r
18、 o s i o nr e s e a r c hm o d e l sw e r et h em a i nr e s e a r c hf o c u s e s i nt h ef i e l do fg u l l ye r o s i o n.T h ei m p a c tf a c t o r so fr u n o f f,l a n du s e,v e g e t a t i o n,r a i n f a l l a n ds o i l h a da l w a y sb e e n t h e f o c u s o f g u l l ye r o s i o n
19、r e s e a r c h.T h e i m p a c to f c l i m a t ec h a n g e,e s p e c i a l l ye x t r e m er a i n f a l l,r e c e i v e dg r e a t e ra t t e n t i o ni nr e c e n ty e a r s.H i g hp r e c i s i o n3 Ds t e r e om e a s u r e m e n t t e c h n o l o g yg r a d u a l l yr e p l a c e d2 Dp l a n
20、 em e a s u r e m e n t t e c h n o l o g y,a n dw a sw i d e l yu s e d.Em p i r i c a lm o d e l sw e r e a p p l i e de a r l ya n dw i d e l y.E s t i m a t i o nm o d e l sb a s e do nq u a n t i t a t i v e a n a l y s i sb e g a n t ob ee s t a b l i s h e da f t e r2 0 0 0,a n dt h i sd e v
21、l o p m e n ti m p r o v e dt h ea c c u r a c yo fg u l l ye r o s i o n m o n i t o r i n ga n dp r e d i c t i o n.C o n c l u s i o nF u t u r eg u l l ye r o s i o nr e s e a r c hs h o u l df o c u so nt h ef o r m a t i o no fg u l l ye r o s i o nu n d e re x t r e m er a i n f a l l a f t e
22、 r v e g e t a t i o nr e s t o r a t i o n,i n t e r a c t i o no f d i f f e r e n t f a c t o r so n t h eg u l l ye r o s i o np r o c e s s,d e v e l o p m e n to fn e w m e t h o d s f o rg u l l ye r o s i o nm o n i t o r i n g,a n dd e v e l o p i n gp r e d i c t i o nm o d e l so fg u l l
23、 ye r o s i o np r o c e s s e s.K e y w o r d s:s o i l e r o s i o n;e p h e m e r a lg u l l ye r o s i o n;g u l l ye r o s i o n;V O S v i e w e r;m e a s u r e m e n t t e c h n o l o g y;m o n i t o r i n ga n dp r e d i c t i o n;E s t i m a t i o nm o d e l s 沟蚀是集中的线状水流对地表进行的侵蚀,切入地面形成侵蚀沟的一种
24、水土流失形式,按其发育的阶段和形态特征又可细分为浅沟、切沟、冲沟等1-3。受特殊侵蚀环境和人类扰动的双重影响,沟蚀是某些地区重要的侵蚀类型,特别是切沟侵蚀,对流域产沙有重要贡献,其发生发展过程对现代地貌特征及其演变过程具有重要影响4。如在中国黄土高原丘陵沟壑区,切沟侵蚀产沙量占流域产沙量的5 0%以上5;在东北地区,沟蚀严重,沟壑密度可达1.7 05.0 4k m/k m26。在澳大利亚西北部,河流中大约8 0%的产沙量来自沟蚀7。在巴塔哥尼亚东北部,沟蚀产沙量占盐湖底沉沙量的5 8%左右8。沟蚀破坏耕地,减少作物产量,损坏道路和建筑等基础设施9-1 0,严重影响着人类农业活动的发展,所引起的
25、生态环境问题逐渐受到高度重视。国内外沟蚀研究主要集中于沟蚀的影响因素、监测手段、预报模型及其侵蚀产沙等方面。沟蚀是地质、地形地貌、土壤、人类活动、植被以及气候变化等多种因子综合影响的结果1 1-1 2,过度放牧、土地利用变化、极端气候事件和不当农业活动等也会加速沟蚀发生1 2-1 5。近年来,沟蚀监测方法的研究成果颇丰,学者们 将 沟 蚀 监 测 方 法 分 为 接 触 与 非 接 触 测 量法1 6-1 7,或传统和现代测量法4-5,1 8。随着时间的推移,受精度、地形等局限的传统测量不再满足当前高精度的定量监测,高新测量技术开始出现,并得到重视,如S f M摄影测量技术1 9于2 0 1
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- 1991 2020 全球 研究进展
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