《Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C》：Soil erosion mapping with a multi-model comparative approach in northern Iran
编辑推荐：
•CORINE模型在土壤侵蚀调查中表现最佳。•ICONA模型主要识别了低侵蚀风险区域。•根据EPM模型，该地区大部分区域属于极高侵蚀等级。•CORINE模型的空间统计精度优于其他模型。引言水蚀是一个复杂的过程，被认为是全球范围内最广泛、最严重的土壤侵蚀类型之一。它源于多种自然
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CORINE模型在土壤侵蚀调查中表现最佳。
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ICONA模型主要识别了低侵蚀风险区域。
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根据EPM模型，该地区大部分区域属于极高侵蚀等级。
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CORINE模型的空间统计精度优于其他模型。
引言
水蚀是一个复杂的过程，被认为是全球范围内最广泛、最严重的土壤侵蚀类型之一。它源于多种自然因素与人类活动的相互作用，包括气候、地形、土壤特性、植被、地质以及人类活动。坡度上的土壤侵蚀表现为溅蚀、面蚀、细沟间侵蚀、细沟蚀、冲沟蚀和侧蚀等形式。虽然土壤侵蚀是自然过程的一部分，但近年来，由于人类活动的增加，尤其是土地利用变化，其强度显著增大。这一现象导致土地生产力下降、河流湖泊及水库沉积、水体污染、生态平衡破坏以及土地资源枯竭。它威胁到环境可持续发展，并构成重大风险。土壤侵蚀的根源不仅限于特定区域，其规模和强度在发展中国家远比发达国家更为严重。土壤侵蚀严重损害土壤可持续性并引发土地退化。关键问题在于沉积物连通性，这将决定如何控制土壤侵蚀。
根据伊朗水土保持研究所编制的侵蚀地图，该国每年的土壤侵蚀量估计约为9.76亿吨。伊朗北部地区的水蚀被认为是主要问题之一，受暴雨、陡峭地形、别墅滥建和植被覆盖率下降等因素影响。其中，伊朗北部的集水区，如位于马赞德兰省的朗格集水区，由于其独特的气候条件和多样的植被，特别容易受到土壤侵蚀。如今，伊朗北部地区面临比以往任何时候都更为严峻的土壤退化风险，凸显了采取有效保护措施的紧迫性。为解决这一问题，已考虑了多种生物和工程措施，包括保护牧场以改善植被覆盖、牧地管理、牧场恢复与开发以及修建拦沙坝等，旨在控制土壤侵蚀。然而，鉴于这些措施的经济限制，必须对优先区域各集水区的水土保持和修复采取有针对性的行动方针。因此，识别和优先处理侵蚀易发区域以在脆弱位置管理有限资源至关重要。因此，比较不同侵蚀模型可以提供有助于管理决策的有价值信息的方法。
编制土壤侵蚀地图对于宏观管理目的和发展规划至关重要，特别是在缺乏侵蚀和泥沙测量站的集水区。这些地图可以帮助决策者采取适当措施管理水土资源并防止土壤侵蚀。在这方面，识别、准确确定和优先排序土壤侵蚀易发区域尤为重要。因此，世界各地众多研究者在不同空间、时间尺度和系统层面上，专注于研究和监测土壤侵蚀的定量和定性方面。为实现这一目标，采用了经验模型、概念模型和物理模型。经验模型通常基于实地数据和实际观察设计。概念模型分析有效因素和侵蚀过程，最后，物理模型模拟实际条件，并显示预测土壤对侵蚀因素反应行为的可能性。这些模型的结果实际上表明了该区域土壤侵蚀变化的定量和定性监测。由于其特殊特性和高灵活性，定性模型在监测土壤侵蚀变化方面得到广泛应用。这些模型可以通过高度灵活性适应当地条件。而定量模型通常需要统计数据和数学关系，定性模型则是定量数据有限时的合适选择。此外，每种定性模型提供的结果各不相同，这种模型多样性使得可以选择预测精度更高、对区域实际情况适应性更强的模型。
因此，应根据预测精度、对野外实际状况的适应性和在具体集水区条件下的应用能力等标准对各模型进行优先排序，尤其是在受水蚀严重影响的伊朗北部地区。然而，在伊朗北部，能够根据各模型性能评估侵蚀定性状况的研究十分有限。因此，有必要在同一集水区条件下比较不同定性模型，以确定最适合该地区的方案。此外，验证所涉各模型以确保结果与实际相符至关重要。近年来科技和科学的迅猛发展，各种系统（包括谷歌地球）的使用，能够以低成本、高精度快速访问区域所有部分，将为验证定性模型提供必要基础。在本研究中，尝试使用CORINE、ICONA、BLM和EPM四种定性模型，对马赞德兰省朗格集水区的土壤侵蚀严重程度空间分布进行定性评估和比较。选择这些模型是因为它们采用不同的方法和标准，在同一集水区条件下对侵蚀严重程度的空间变异进行分类。环境信息协调模型最早由Krikby于2001年使用。它基于通用土壤流失方程开发，利用抗蚀性、侵蚀性、坡度和植被等有效因素生成实际土壤侵蚀地图。模型由西班牙自然保护研究所设计，用于在集水区尺度上估算侵蚀严重程度，可应用于欧洲国家和许多其他地中海地区。土地管理局是一个有效的工具，其结果接近实际，适合根据世界不同地区对土壤侵蚀的视觉观察进行沙漠分区。该模型基于四个主要输入运行，包括坡度、岩性、土地利用和植被覆盖。侵蚀潜力法模型最早于1952年用于在前南斯拉夫Jaroslav研究所研究土壤侵蚀严重程度。侵蚀强度系数使用各种参数计算，包括岩石和土壤侵蚀敏感性系数、土地利用系数、侵蚀系数和集水区平均坡度。
本研究的主要目标是：（1）基于实地和遥感数据评估模型识别侵蚀敏感区域的精度；（2）分析气候和人类变量对分区结果的交互作用；（3）对高风险区域进行优先排序，并提出与侵蚀严重程度相称的保护解决方案。本研究比较了四种模型，识别了它们的优势和局限性，并选择了最适合区域条件的模型。这些发现可以为识别优先区域和支持更有效的黄土保持规划提供有价值的信息。
章节摘要
研究区域
朗格集水区面积12,970.6公顷，位于马赞德兰省东南部。该集水区最低和最高海拔分别为880米和2800米。位于该集水区内的小额朗格河是塔詹河的源头之一，最终流入烈士雷贾伊大坝。该集水区平均最高温度为8月的29.01°C，而最低气温为-4.61°C。
结果与讨论
结果按照图3中概述的分析工作流程呈现。首先，使用CORINE、EPM、BLM和ICONA模型评估土壤侵蚀（第3.1–3.4节）。然后比较这些模型的结果，以考察它们之间的差异和相似之处，并评估它们反映观测侵蚀情况的程度。
结论
本研究清楚地表明了识别和优先排序土壤侵蚀易发区域对有效的集水区保护和管理规划的重要性。对CORINE、ICONA、BLM和EPM四种定性模型的比较显示，在侵蚀严重程度的空间分类方面存在显著差异。根据统计分析，包括相关分析、主成分分析和分布模式，CORINE模型表现出最高的吻合度。
CRediT作者贡献声明
Morteza Gheysouriiii：软件、方法论、调查、形式分析。Artemi Cerdaiv：写作 – 审查与编辑、可视化、验证、软件。Ataollah Kaviani：写作 – 原稿撰写、可视化、项目管理、调查、概念构思。Mahin Kalehhoueiii：方法论、调查、形式分析、数据管理。
未引用参考文献
Alessio等人，2021年；Alizadeh等人，2022年；Arabkhodari等人，2018年；Baruah等人，2019年；Blanco和Lal，2008年；Cerda，1999年；Cerda等人，2021年；Conte等人，2025年；Dastranj等人，2015年；Deutsch等人，2025年；Eskandari Damaneh等人，2022年；ICONA，1991年；Rodrigo‐Comino等人，2020年；Verdugo-Vásquez等人，2020年；?ivanovi?等人，2024年。
知情同意
已获得研究中包含的所有个人参与者的知情同意。
数据与材料可用性
支持本研究结果的数据可从通讯作者处合理索取。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争经济利益或个人关系，这些关系可能会影响本文所报告的工作。
Ataollah Kavian | Mahin Kalehhouei | Morteza Gheysouri | Artemi Cerda
