论文标题：An overview of water erosion modeling in China: a bibliometric and statistical analysis

期刊：Frontiers of Agricultural Science & Engineering

作者：Wenli RAO , Qingfeng ZHANG , Fengbao ZHANG, Lifeng YUAN , Zicheng ZHENG , Longshan ZHAO, Xiangyang SONG

发表时间：15 Jun 2025

DOI：10.15302/J-FASE-2024580

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Jun 2025, Volume 12 Issue 2

· 第十一篇 ·

▎论文ID

An overview of water erosion modeling in China: a bibliometric and statistical analysis

中国水蚀模型综述：文献计量与统计分析

文章类型：Research Article

发表年份：2025年

第一作者：饶文利

通讯作者：张青峰

Email: zhqf@nwsuaf.edu.cn

作者单位：西北农林科技大学资源环境学院

Cite this article :

Wenli RAO, Qingfeng ZHANG, Fengbao ZHANG, Lifeng YUAN, Zicheng ZHENG, Longshan ZHAO, Xiangyang SONG. An overview of water erosion modeling in China: a bibliometric and statistical analysis. Front. Agr. Sci. Eng., 2025, 12(2): 16–26 https://doi.org/10.15302/J-FASE-2024580

· 文 章 摘 要 ·

土壤侵蚀模型是评估土壤侵蚀指标和模拟侵蚀过程的有效工具。中国是世界上土壤侵蚀最严重的国家之一。为了更好地应用土壤侵蚀模型来解决土壤侵蚀问题，有必要了解中国土壤侵蚀建模研究的发展过程和现状。本研究结合文献计量分析和统计方法，从关键词、模型操作、模型分类、模型时空尺度以及模型地理应用等多个角度，对1982年至2022年间的中国土壤侵蚀模型进行了回顾和整理。分析结果表明，中国的土壤侵蚀模型研究主要集中在大尺度 (区域和大流域)，应用的模型包括USLE、RUSLE和CSLE等经验模型。研究区域主要集中在中国东南部和中部。研究内容逐渐从土壤侵蚀特征研究转向影响因素分析、侵蚀的时空演变以及侵蚀过程和形态阶段的研究。然而，目前中国土壤侵蚀建模研究中存在一些问题，包括模型应用结果缺乏与实地测量的验证、模型的应用范围有限以及对侵蚀过程机制的研究相对薄弱。因此，建议未来的研究应加强对土壤侵蚀过程的观察，并建立基于不同地理环境的数据或数学公式转换方法。同时，需要加强对侵蚀过程机制的研究。本研究的发现可为研究人员提供有价值的资源，帮助更好地理解中国土壤侵蚀模型的发展过程和当前问题，为未来的研究方向提供启示。

· 文 章 亮 点 ·

1. 综述了以中国为研究区域的土壤侵蚀模型的发展历程。

2. 综述了土壤侵蚀模型构建、修正、应用的研究情况，以及研究尺度与应用聚集区域。

3. 综述了应用土壤侵蚀模型开展的研究内容的发展与演变。

4. 综述了目前土壤侵蚀模型研究存在的不足与未来展望。

· Graphical abstract ·

· 研 究 内 容 ·

▎引言

严重的水土流失会导致土壤退化和土地资源破坏。目前，水蚀监测与评价的手段主要有遥感和GIS定性评价、同位素示踪、稀土示踪技术、土壤侵蚀模型模拟等。其中，土壤侵蚀模型是定量评价土壤侵蚀速率与强度，模拟侵蚀过程的有效工具，为认识土壤侵蚀及其空间分布提供了手段。

自上世纪40年代研究者提出最早的定量土壤侵蚀预测方程以来，已经开发了多种数学模型，包括经验模型、概念模型和物理过程模型，用于预测不同空间和时间尺度上的土壤侵蚀过程。土壤侵蚀模型在中国主要经历了三个阶段：第一阶段是土壤侵蚀的局部观测和定量表达。第二阶段是基于观测数据建立土壤侵蚀经验模型，以及将国外经验模型本土化。第三阶段是建立物理过程模型。本研究回顾了中国水蚀模型的构建与应用，分析了中国水蚀模型的现状，即应用模型的主要模型类型及其发表比例、应用模型的主要区域和空间尺度、模型已解决和未解决的问题等。

本研究旨在通过文献计量学与统计学相结合的方法，从定量的角度 (如研究热点、模型操作、模型或问题分类、空间尺度、地理区域等) 揭示中国土壤侵蚀模型的研究及应用情况，从多个角度为后续土壤侵蚀模型研究提供一些有价值的信息。

▎土壤侵蚀模型五大主题研究进展

1. 研究热点

图1、图2反映了过去十几年中国土壤侵蚀模型的研究热点及其随时间变化情况。最热门的关键词按降序排列包括“RUSLE”、“GIS”、“Loess Plateau”、“Runoff”、“USLE”、“Land use”、“Spatial distribution and variation”、“Surface runoff and sediment yield”、“Impact”、“Model”、“Micro-topography”、“Watershed”、“Steep slope”。2012年前研究主要是基于USLE与GIS技术对土壤侵蚀的模数、强度进行评价，研究区域以黄土高原为主，侵蚀形态主要是细沟和沟蚀。2012–2018年期间，以土壤侵蚀影响因子研究为主，研究区域主要是黄土高原和东北黑土区。2018年之后，主要应用RUSLE、CSLE对土壤侵蚀进行评价，同时开始研究土壤侵蚀过程与侵蚀形态，并分析土壤侵蚀时空分布特征及变化。

图1 CNKI的674篇论文的关键词网络图。

图2 来源于WoS的112篇论文的关键词网络图。

2. 模型的操作

在过去40年中，出版数量最多的研究集中于模型应用研究。其次是土壤侵蚀的定性评估、模型构建和模型修正。在2000年之前，研究的主要重点是模型构建，其次是模型应用。这些研究大多数涉及经验模型的构建，而模型应用主要集中在土壤侵蚀的评估和空间分布。

3. 模型的分类

总体而言，RUSLE模型的应用数量最高，其次是USLE和CSLE (图3)。这三种经验模型几乎占总应用的四分之三。物理基础模型的应用比例较小，主要包括WEPP、InVEST、SWAT以及LISEM模型。其他研究主要集中在与土壤侵蚀模型相关的定性研究。

在2005年之前，经验模型的应用呈适度增长，而物理基础过程模型的数量则很少 (图4)。在这一时期，研究主要集中在USLE模型的应用，其次是RUSLE和LISEM。从2006年到2011年，经验模型的应用急剧增加，以USLE和RUSLE为主。同样，物理基础过程模型的应用也显著增加。2012年之后，经验模型的应用数量继续上升，而物理基础过程模型的应用数量相对稳定。在此期间，RUSLE成为主要应用模型，CSLE的应用也逐渐增加。

图3 不同土壤侵蚀模型研究占比。

图4 1982–2022年不同土壤侵蚀模型的研究文献数量。

4. 模型的空间尺度

图5显示了六种常用土壤侵蚀模型 (USLE、RUSLE、CSLE、WEPP、SWAT和LISEM) 在三个空间尺度 (区域、大流域和小流域) 的文献发表数量。土壤侵蚀模型在区域尺度上的研究显著高于其他尺度，其次是大流域尺度。在2006年之后，不同尺度上主要使用的模型是USLE、RUSLE和CSLE。

图6显示了基于土壤侵蚀模型应用的主要研究主题 (侵蚀评估、时空演变、土壤侵蚀特征、影响因素和敏感性评估) 的论文统计。在2006年之后，土壤侵蚀评估和时空演变成为主要研究主题。土壤侵蚀的敏感性评估出版数量总体较低，主要集中在区域和大流域尺度。土壤侵蚀特征在三个尺度上都有研究。然而，关于土壤侵蚀影响因素的研究相对较少，主要集中在2012年至2017年的小流域尺度。

图5 1982–2022年土壤侵蚀模型在空间尺度上的出版物数量。

图6 1982–2022年主要研究内容在不同尺度上的出版物数量。

5. 模型应用的地理区域

陕西省的出版数量最高，显著超过其他省份。其次是云南、四川、贵州和湖北。从整体分布来看，研究主要集中在中国东南和中部地区。在区域尺度上，研究主要集中在中国东部和中部，包括湖北、河南、江苏、江西和辽宁等省份。在流域尺度上，研究主要集中在中国南部，包括贵州、云南、广西、广东和海南等省份。在小流域尺度上，研究主要集中在陕西、甘肃、吉林和黑龙江等省份。从整体分布来看，模型应用的研究主要以RUSLE为主，其次是USLE。CSLE的应用在全国范围内仍处于初始阶段。

· 结 论 与 展 望 ·

中国的土壤侵蚀模型研究主要集中在大尺度 (区域和大流域)，采用的经验模型包括USLE、RUSLE和CSLE。研究涵盖了以下几个方面：(1) 侵蚀速率、面积和强度的评估；(2) 影响因素对侵蚀的影响分析，特别是降雨、土地利用和植被覆盖；(3) 侵蚀的时空演变与分布分析，包括速率、面积和强度；(4) 侵蚀过程和形态的研究。2006年后，中国土壤侵蚀模型研究迅速发展，重点集中在东南和中部地区。研究逐渐从土壤侵蚀特征的研究转向影响因素和侵蚀的时空演变分析。目前，东北地区的研究仍处于土壤侵蚀特征的阶段，相关研究相对较少。在土壤侵蚀研究的强度方面，山西和辽宁的研究较少，尽管侵蚀程度相对较高。建议在黑龙江、辽宁和山西加强土壤侵蚀研究，考虑当地的地理特征和实验条件，逐步将研究与侵蚀研究的重点对接。

然而，目前中国土壤侵蚀模型研究中存在一些明显的不足：(1) 缺乏实地数据的验证，削弱了模型结果的可靠性和准确性；(2) 模型的应用受限于特定区域，使得模型难以推广；(3) 基于物理过程的模型研究相对薄弱且过于复杂，某些输入参数难以测量，导致应用上存在挑战；(4) 侵蚀过程机制的研究相对不足。因此，建议未来的研究应加强对侵蚀过程机制的研究，增加对土壤侵蚀过程的观察，并根据不同的地理环境建立数据或数学公式转换方法。本研究的发现可帮助研究人员更好地理解中国土壤侵蚀模型的发展过程和当前问题。

【作者及团队介绍】

张青峰课题组研究方向涉及土壤侵蚀与水土保持、农业水土资源利用与管理、土地资源与空间信息技术、国土空间规划等。土壤侵蚀方向以微地形条件下土壤侵蚀过程与机理研究为主。相关成果发表在CATENA, Soil & Tillage Research, Soil & Water Research, Ecological Indicators等刊物上。

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