来源:生态循环圈(2024年12月5日)
文章信息
期刊:One Earth
题目:Human-altered soil loss dominates nearly half of water erosion in China but surges in agricultureintens
通讯作者:王真 教授、徐保东 副教授、史志华 教授(华中农业大学)
发表时间:2024.11.13
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.oneear.2024.09.001
研究背景
研究背景
土壤侵蚀是土地退化的核心驱动因素,对农业可持续性和碳循环构成重大威胁。研究表明,人类活动加速了土壤侵蚀,尤其在农业密集地区,其速率远超自然侵蚀,但其具体影响及驱动机制在区域和国家尺度上尚不清晰。研究聚焦中国,通过综合建模框架量化人为土壤侵蚀(HASE)及其驱动因素,旨在揭示人类活动对土壤侵蚀的贡献及其空间异质性,为制定系统性土壤管理政策和实现可持续发展目标提供科学依据。
研究方案
研究方案
该研究采用综合建模框架,结合修订的通用土壤流失方程(RUSLE)和随机森林(RF)模型,量化中国水力侵蚀中由人类活动引起的土壤侵蚀量(HASE)。通过分解HASE为土地利用变更和土壤保护措施的作用,分析其空间分布特征与经济活动驱动机制。同时,基于多区域投入产出(MRIO)模型,追踪供应链中人类需求对土壤侵蚀的间接影响。该研究揭示了农业密集区人为土壤侵蚀的显著贡献,并为系统性土壤管理政策提供科学依据。
研究结果
研究结果
研究显示,中国的人为土壤侵蚀量(HASE)为每年14亿吨,占总水力侵蚀量的48%。在农业密集区,这一比例超过90%。研究揭示了HASE的空间分布具有显著的区域异质性,尤其在人口密集、经济活动频繁的地区。
耕地扩展是HASE的主要来源,占总量的70%。特别是在传统的水土流失热点地区(如东北、南方和北方),耕地面积扩大引发的土壤侵蚀占总HASE的70%。裸地和其他土地利用类型也对土壤侵蚀有显著影响。
通过土壤保护措施(如梯田建设),HASE得到了有效缓解。研究表明,梯田减轻了约0.95亿吨土壤流失,占总HASE缓解量的70%。特别在西南地区,梯田的缓解效果达到了84%。此外,森林管理等措施也在某些地区有效减少了HASE。
消费活动,尤其是家庭消费,对HASE的影响较大。通过多区域投入产出(MRIO)模型,研究揭示了经济活动对土壤侵蚀的间接驱动作用。中国的HASE足迹(由消费活动推动的HASE)为每年12.1亿吨,显示出隐藏的社会经济驱动因素。
HASE的区域差异性十分明显。东北地区贡献了中国总HASE的29%,而西南地区则贡献了21%。研究还发现,HASE受坡度的影响较大,特别是在坡度为6°至15°的地区,HASE的发生频率较高。
图1.人为土壤侵蚀(HASE)空间分布模式
图2.中国不同省区和土地利用类型的土地利用变化活动引起的HASE
图3.梯田在不同地区减轻的HASE
图4.HASE在不同省份、工业部门和最终需求类别之间的具体流动
研究结论
人类活动对土壤侵蚀具有双重作用:既是加剧侵蚀的主因,也可通过保护措施有效缓解侵蚀。研究为制定针对性土壤管理政策和实现可持续发展目标提供了关键科学依据。
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