生态系统服务功能之土壤保持

大家好，今天我们开始新的生态系统服务功能模块，即土壤保持的相关内容介绍与计算。

土壤保持的定义

所谓土壤保持，指生态系统通过其结构与过程保护土壤，降低雨水的侵蚀能力，减少土壤流失，防止泥沙淤积的功能。

土壤保持的计算

土壤保持量可利用invest模型中的泥沙输移比模块进行计算，该模块基于像元尺度的USLE计算方法为基础，集合土地利用数据、土壤特性、DEM、植被覆盖因子、降雨量以及水土保持措施因子等数据，以栅格为计算单元，在模型中进行运算，得到以栅格为单元和以流域为单元的结果。土壤保持服务反映了生态系统中植被对土壤的保护固化能力，Invest模型的土壤保持模块用土壤潜在侵蚀量和实际侵蚀量的差表示生态系统的土壤保持能力，差越小，说明植被对土壤的保护作用越强，具体计算公式如下：

$SC=RKLS-USLE$

$RKLS=R\times K\times LS$

$ULSE=R\times K\times LS\times P\times C$

式中：SC是土壤保持量；RKLS是潜在土壤侵蚀量，USLE为实际土壤侵蚀量，R为降雨侵蚀因子；K为土壤可蚀性因子，LS是坡长度因子，C为植被覆盖因子，P为土壤保护措施因子。

下面我们来看一下土壤保持计算公式中关键参数的计算！！！

降雨侵蚀力因子R

借助arcgis的栅格计算器进行计算，如图所示：

土壤可蚀性因子K

土壤可蚀性因子主要反映了土壤对各种侵蚀作用的敏感程度，作为衡量土壤抗侵蚀性的指标，是土壤保持模型的重要参数。不同的土壤侵蚀类型的土壤可蚀性因子是不同的，采用EPIC模型进行计算，通过对世界土壤库提供的砂粒、黏粒、粉粒以及有机碳含量进行计算，获得黄河流域土壤侵蚀力分布图，K的计算公式如下：

借助arcgis的栅格计算器进行计算，输入公式：

0.1317 * (0.2 + 0.3 * Exp( - 0.0265 * "Sand.tif" * (1 - "Sily.tif" / 100))) * Power("Sily.tif" / ("Clay.tif" + "Sily.tif"),0.3) * (1 - 0.25 * "OC.tif" / ("OC.tif" + Exp(3.72 - 0.95 * "OC.tif"))) * (1 - 0.7 * (1 - "Sand.tif" / 100) / ((1 - "Sand.tif" / 100) + Exp(22.9 * (1 - "Sand.tif" / 100) - 5.51)))

LS因子

LS因子是指坡长度因子，在自然环境中不同地貌对土壤侵蚀会造成不同影响，即不同的坡度、坡长对土壤侵蚀的作用不同。在invest模型计算公式如下：

植被覆盖因子C

植被覆盖因子介于0-1之间，表征了土地利用类型、植被类型及植被覆盖对土壤侵蚀的影响，只要指植被覆盖或实施田间管理的土壤侵蚀总量与实施清耕的连续休闲地土壤侵蚀总量的比值。因此土地利用类型、植被覆盖主要影响植被覆盖因子C，采用蔡崇法的研究结果，利用归一化植被指数NDVI计算植被覆盖度，然后利用植被覆盖度计算植被覆盖因子C，计算公式如下：