土壤侵蚀的估算方法

2.3 水土保持效益研究
水土保持效益的指标体系
阎文哲、常茂德、陈国良、 阎文哲、常茂德、陈国良、李中魁等
水土保持价值评价方法
条件价值法
理论效果评价法
市场价值法
环境损失评价法
3 水土保持研究存在的问题
从已有的研究模型来看 从模型的适用范围来看 USLE模型的各因子看 从USLE模型的各因子看
植被覆盖度 生态参数 NPP 叶面积指数 空间结构 平面覆盖状况 两者之间 三维空间结构
• 3S等空间技术的发展 等空间技术的发展—— 技术保护是生态系统的基本服务功能 • 明确云南省需要采取水土保持措施的地域
2 水土保持及其价值研究进展
2.1 土壤侵蚀模型
经验统计模型 国外： 国外：
•USLE模型 模型 •RUSLE模型 模型
国内
•中国土壤流失模型 刘宝元） 中国土壤流失模型(刘宝元 中国土壤流失模型 刘宝元） •小流域宏观产沙模型（尹国康） 小流域宏观产沙模型（ 小流域宏观产沙模型 尹国康） •未治理流域暴雨产沙预报模型（江忠善） 未治理流域暴雨产沙预报模型（ 未治理流域暴雨产沙预报模型 江忠善）
分布式土壤侵蚀模型
•SHE模型 模型 •IHDM模型 模型
2.2 USLE模型因子研究进展 模型因子研究进展
降雨侵蚀力因子（ ） 降雨侵蚀力因子（R）
与降雨量、降雨历时、降雨动能和强度有关。 与降雨量、降雨历时、降雨动能和强度有关。可 分为经典法和简便法。 分为经典法和简便法。
土壤侵蚀力因子（ ） 土壤侵蚀力因子（K）
根据土壤保持量和土壤表土平均厚度（0.6m）来推算 因土壤侵蚀而造成的废弃土地面积，再根据机会成本 法计算因土地废弃而失去的年经济价值。 Es=Ac÷P÷0.6×B÷10000 式中，Es，减少土地废弃的经济效益（元/a）；Ac， 土壤保持量（t/a）；P，土壤的容重（t/m3）；B，林 业年均收益（元/hm2）。
论文题目：基于遥感的水土保持价值估算 ——以云南省为例
论文结构
第一章 第二章 第三章 第四章 绪论 云南省土壤保持价值遥感估算模型 云南省水土保持价值测量结果分析 结论与讨论
第一章 绪论
1 研究的背景与意义
研究背景： 研究背景： • 环境及可持续发展问题 环境及可持续发展问题——社会背景 社会背景
土壤保持措施因子（ 值 土壤保持措施因子（P值）
USLE的提出者应用田间实验与标准小区水土流 的提出者应用田间实验与标准小区水土流 失的比率来求得。国内确定P值的定量方法很少 失的比率来求得。国内确定 值的定量方法很少 有报道，实际计算中， 有报道，实际计算中，一般通过对比的方法求出 某些水土保持措施下的P值 某些水土保持措施下的 值，但不同地区的误差 较大。 较大。
式中，NDVImax和NDVImin分别为植被整个生 长季NDVI的最大值和最小值 。
4 区域水土保持价值测量的数学模 型与方法
通用土壤流失方程（ 4.1 通用土壤流失方程（USLE） ）
方程式如下： 方程式如下： A=R×K×LS×C×P LS×
土壤侵蚀量的估算
包括现实土壤侵蚀量和潜在土壤侵蚀量，潜在土壤侵蚀量 不考虑地表覆盖类型和土地管理因素，即c=1，p=1，此时， USLE的形式为： Ap=R×K×LS 现实土壤侵蚀量考虑了地表覆盖类型和土地管理因素，其 计算式为： Ar=R×K×LS×C×P
5 水土保持价值评估方法
采用市场价值法、机会成本法和影子工程 法从保护土壤肥力、减少土地废弃和减轻泥 沙淤积三个方面来评价水土保持的经济效益
保护土壤肥力
土壤侵蚀使大量土壤营养物质流失，主要表现在N、P、K和 有机质等营养物质的流失。
Ef =(A ×D ×Co ×R×C) +∑A .Ci.P /10000(i = N, P, K) c e c i
式中，fc表示植被覆盖度
水土保持措施因子（ ） 水土保持措施因子（P）值的估算
云南省水稻多分布在地表平坦的平原，台地、 云南省水稻多分布在地表平坦的平原，台地、和沟谷 有零星分布，其耕作方式多为等高耕作， 有零星分布，其耕作方式多为等高耕作，按照游松财 的方法，水田的P值取 值取0.15，其他土地利用方式基本 的方法 ， 水田的 值取 ， 没有采取水土保持措施，因此取值为1.00。 没有采取水土保持措施，因此取值为 。
土壤保持量 平均量 t/hm2 28.371 34.386 9.594 27.846 61.664 9.071 38.642 总量 万吨/a 25166.18 30143.37 390.32 14337.67 10922.48 272.91 50566.01
平均量 t/hm2 72.244 73.064 38.673 71.098 68.047 34.370 77.488
物理过程模型
国外： 国外：
• • • 水蚀预报模型 （WEPP） ） 欧洲土壤侵蚀预报模型（EUROSEM） 欧洲土壤侵蚀预报模型（ ） 非点源地区流域环境反应模型（ANSWERS） 非点源地区流域环境反应模型（ANSWERS）
国内 ：
牟金泽、孟庆枚、谢树楠、包为民、 牟金泽、孟庆枚、谢树楠、包为民、汤立群等
K值的大小表示土壤被冲蚀的难易程度，反映土壤 值的大小表示土壤被冲蚀的难易程度， 值的大小表示土壤被冲蚀的难易程度 对侵蚀外营力剥蚀和搬运的敏感性， 对侵蚀外营力剥蚀和搬运的敏感性，是影响土壤 流失量的内在因素， 流失量的内在因素，也是定量研究土壤侵蚀的基 础。
地形因子（ ） 地形因子（LS）
坡长因子L和坡度因子 用来反映地形地貌特 坡长因子 和坡度因子S用来反映地形地貌特 和坡度因子 征对土壤侵蚀的影响，通常将它们放在一起考虑。 征对土壤侵蚀的影响，通常将它们放在一起考虑。
地表覆盖-管理因子 地表覆盖 管理因子(C) 管理因子
C因子值大小取决于具体的作物覆盖、轮作顺 因子值大小取决于具体的作物覆盖、 序及管理措施的综合作用以及作物不同生长期侵蚀 性降雨的分布状况。 性降雨的分布状况。 现有C值结果局限在其研究背景条件下应用， 现有C值结果局限在其研究背景条件下应用， 在推广上受到一定限制。 在推广上受到一定限制。
2 （hm ）
现实土壤侵蚀量 平均量 t/hm2 41.275 33.003 33.343 40.187 5.732 27.043 32.318 总 量 万吨/a 36612.85 28931.76 1356.48 20692.34 1015.35 813.59 42290.26
i
式中，Ef为保护土壤肥力的经济效益（元/ a）；Ac，土壤保持 量（t/hm2a）；De，土壤密度（t/m3）；Co , 土壤有机质含量 （kg/t）；R，薪柴转化为土壤有机质的比例，一般为2；C， 薪柴的平均价格（元/kg）；Ci，土壤中N、P、K的纯含量；Pi ，N、P、K的价格。
减少土地废弃
土壤名称 石灰性紫色土 砖红壤 赤红壤 红壤 黄壤 暗黄棕壤 棕壤 暗棕壤 燥红土 褐红土 红色石灰土 酸性紫色土 潴育水稻土 淹育水稻土 潜育水稻土 K值 0.231 0.234 0.329 0.268 0.249 0.282 0.283 0.430 0.209 0.233 0.270 0.239 0.282 0.249 0.248
地形因子（ ） 地形因子（LS）
地表覆盖因子（ ） 地表覆盖因子（C）
土壤保持量
2001年土壤侵蚀情况表 年土壤侵蚀情况表
潜在土壤侵蚀量 类 型 草地 灌丛 裸地 旱地 水田 水域 林地 单位
2 （hm ）
现实土壤侵蚀量 平均量 t/hm2 43.873 38.678 29.079 43.252 6.383 25.299 38.846 总量 万吨/a 38917.04 33906.63 1183.01 22270.48 1130.62 761.12 50832.59
3
K = 10-
地形因子（ 值 地形因子（LS值）的估算
通过数字高程模型（ 通过数字高程模型 （ DEM）， 计算获得坡长和坡度 ） 然后根据黄炎和等建立的方程式，获得LS的空间分 ，然后根据黄炎和等建立的方程式，获得 的空间分 布特征。 布特征。 LS=0.08L0.35a0.6 式中， ，坡长（ ） 式中，L，坡长（M）；a，百分比坡度。 ，百分比坡度。
土壤保持量的估算
由上两式可得到土壤保持量： Ac=Ap－Ar 式中，Ap为潜在土壤侵蚀量（t/hm2a）；Ar为 现实土壤侵蚀量 （t/hm2a）；Ac为土壤保持量 （t/hm2a）。
降水侵蚀因子（ ） 降水侵蚀因子（R）的估算
采用周伏建和黄炎和等人根据南方实测数据提出的R值计 采用周伏建和黄炎和等人根据南方实测数据提出的 值计 算式， 算式，
R = ∑(−1.5527+0.1792Pi)
i=1 12
式中，R为降雨侵蚀力指标，Pi为月降雨量。
土壤可侵蚀因子（ ） 土壤可侵蚀因子（K）值的估算
采用陈明华等人建立的土壤可蚀性K 值的计算公式： (160. 80 - 2. 31X 1 + 0. 38X 2 + 2. 26X 3 + 1. 31X 4 + 14. 67X 5) 式中: K ——可蚀性K 值(美国习用单位) ; X 1、X 2、X 3、X 4、X 5 分别表示细砾(1～ 3mm )%、细砂(0. 05～ 0. 25mm )%、粗粉粒(0. 01～ 0. 05 mm )%、细粉粒(0. 005～ 0. 01mm )%、有机质(10g/kg)。
NPP(x) =∑NPP(x,t)×Sp
t=1 = 12
NPP(x,t) = APAR(x,t)×ε(x,t)
3.2 植被覆盖度的确定
NDVI最大值与最小值的确定 最大值与最小值的确定
植被覆盖度的计算
区域植被覆盖度与植被指数存在以下关系： 区域植被覆盖度与植被指数存在以下关系：