中国水蚀模型研究：经验主导下，如何突破当前局限？

土壤是农业的根基，而水蚀是全球范围内威胁土地资源的主要生态问题之一。在我国，由于复杂的地形、多样的气候和高强度的人类活动，水蚀现象尤为突出——从黄土高原的千沟万壑到南方红壤区的表土剥离，水蚀不仅导致土壤肥力下降，还可能引发泥石流、河道淤积等次生灾害。为了科学评估和预测水蚀风险，土壤侵蚀模型成为关键的工具。这类通过数学公式模拟水蚀过程的技术，能帮助科研人员和决策者量化流失量、识别高风险区域，为水土保持措施提供依据。

中国的水蚀模型研究走过了怎样的历程？当前应用最广泛的模型有哪些？不同区域的研究分布有何特点？又存在哪些亟待解决的短板？来自西北农林科技大学的张青峰教授联合多个机构的研究人员通过文献计量与统计分析相结合的方法，系统梳理了1982–2022年间中国水蚀模型的研究进展，为回答这些问题提供了全景式视角。相关文章已发表于《农业科学与工程前沿》（英文）（DOI: 10.15302/J-FASE-2024580）。

研究团队从中国知网（CNKI）和Web of Science（WoS）数据库中筛选出786篇相关论文，涵盖模型应用、改进、开发及定性评估等多方面内容。分析发现，中国水蚀模型研究呈现出鲜明的“经验模型主导”特征——近75%的应用集中在通用土壤流失方程（USLE）、修正通用土壤流失方程（RUSLE）和中国土壤流失方程（CSLE）这三大经验模型上。这类模型通过统计大量观测数据建立数学关系，操作相对简单，尤其适合区域或大流域尺度的水蚀评估，因此在东南和中部地区（如陕西、云南、四川等）应用最广。

值得注意的是，研究重点随时间发生了显著变化：2006年以前，研究更多关注水蚀特征的描述，比如不同地形或土地利用下的流失规律；2006年后，关注点逐渐转向影响因素分析（如降雨、植被、人类活动的作用）和水蚀过程的时空演变。这种转变反映了模型应用从“识别现状”向“解析机制”的深化。

然而，研究也揭示了当前水蚀模型应用中的多重挑战。首先是“验证缺口”——许多研究直接应用模型评估水蚀量或分布，但缺乏与实地观测数据的对比验证，结果的可靠性存疑；其次是“区域局限”——经验模型通常基于特定区域的观测数据开发，若直接套用于其他地理环境（如从黄土高原到南方红壤区），可能因参数不匹配导致误差；再者，物理过程模型（基于水动力学等原理模拟侵蚀过程）的研究相对薄弱，这类模型能更精准地描述泥沙运动机理，但参数复杂、数据需求高，实际应用范围有限；此外，对水蚀关键过程（如细沟发育、泥沙输移）的机理研究仍不够深入，制约了模型的优化。

针对这些问题，作者建议：加强对土壤侵蚀过程的观测，通过长期、系统的实地数据积累提升模型验证的可靠性；针对不同地理环境的差异，建立数据或数学公式的转换方法；同时，深化侵蚀过程机制研究，尤其是关键环节的机理探索，为模型优化提供更坚实的理论支撑。