摘 要：隨著時代的進(jìn)步和科技的飛速發(fā)展，現(xiàn)代科技在水土保持領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛且深入。通過系統(tǒng)論述現(xiàn)代科技在水土保持中的應(yīng)用現(xiàn)狀，包括遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)、無人機(jī)技術(shù)、生物技術(shù)及信息化管理技術(shù)的應(yīng)用情況，并對其未來技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望，旨在提升水土保持工作成效。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代科技；水土保持；應(yīng)用現(xiàn)狀；趨勢

中圖分類號：S157" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-7909（2025）2-151-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2025.02.030

0 引言

水土保持是生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，對于保護(hù)土地資源、減少水土流失、保障生態(tài)平衡及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展具有重要意義。隨著時代的發(fā)展，面對日益復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境和更高的治理要求，現(xiàn)代科技的引入為水土保持工作帶來了新的機(jī)遇和發(fā)展。

1 現(xiàn)代科技在水土保持中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)憑借其能夠大面積、快速獲取地表信息的優(yōu)勢，在水土保持領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。其在土壤侵蝕監(jiān)測、植被覆蓋監(jiān)測等方面具有顯著的應(yīng)用優(yōu)勢，為水土保持領(lǐng)域的監(jiān)測和管理工作提供了有力的技術(shù)支持。

1.1.1 土壤侵蝕監(jiān)測

通過遙感影像可以獲取不同時期的土地覆蓋、植被覆蓋度等信息，進(jìn)而利用相關(guān)模型估算土壤侵蝕模數(shù)，實(shí)現(xiàn)對大面積區(qū)域土壤侵蝕狀況的動態(tài)監(jiān)測。例如，利用多光譜遙感和結(jié)合通用土壤流失方程，能夠較為準(zhǔn)確地計(jì)算出不同坡度、植被覆蓋度等條件下的土壤侵蝕量，為制定針對性的水土保持措施提供依據(jù)［1］。

1.1.2 植被覆蓋監(jiān)測

遙感技術(shù)可以實(shí)時監(jiān)測植被的生長狀況、分布范圍及植被覆蓋度的變化。通過分析植被指數(shù)能夠更加直觀了解植被的健康狀況和生長趨勢，判斷水土保持措施的實(shí)施效果。對于生態(tài)脆弱區(qū)或重點(diǎn)治理區(qū)域，定期的遙感監(jiān)測有助于及時調(diào)整植被恢復(fù)策略［2］。

1.2 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（Geographie information System，GIS）具有強(qiáng)大的空間分析和數(shù)據(jù)管理能力，在水土保持工作中發(fā)揮著重要作用。?

1.2.1 水土保持規(guī)劃

GIS可以整合地形、土壤、植被、河流等多種地理空間數(shù)據(jù)，通過建立水土保持規(guī)劃模型，對不同區(qū)域的水土流失敏感性進(jìn)行評價，劃分出水土流失重點(diǎn)防治區(qū)、預(yù)防區(qū)等，有助于科學(xué)制定水土保持規(guī)劃方案。例如，在山區(qū)水土保持規(guī)劃編制中，利用GIS分析坡度、坡向、海拔等地形因素與土壤侵蝕的關(guān)系，合理布局梯田、魚鱗坑等水土保持工程措施。

1.2.2 水土保持工程設(shè)計(jì)與管理

在水土保持工程建設(shè)過程中，GIS可用于工程選址、設(shè)計(jì)參數(shù)確定及工程進(jìn)度把控和質(zhì)量監(jiān)控。通過對工程區(qū)域地形地貌、地質(zhì)條件等進(jìn)行詳細(xì)分析，為工程設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。同時，利用GIS的空間分析功能，可以實(shí)時跟蹤工程進(jìn)展情況，及時發(fā)現(xiàn)和解決工程建設(shè)中出現(xiàn)的問題［3］。

1.3 全球定位系統(tǒng)

在水土保持工作中，全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）憑借其高精度的定位和導(dǎo)航能力，為野外調(diào)查、監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)及施工定位等提供精確的位置信息，為水土保持工作的科學(xué)開展提供了有力支持。

1.3.1 野外調(diào)查與監(jiān)測

在進(jìn)行土壤侵蝕、植被覆蓋等野外調(diào)查時，調(diào)查人員利用GPS手持設(shè)備可以準(zhǔn)確記錄監(jiān)測點(diǎn)的地理位置，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。同時，在長期的水土保持監(jiān)測項(xiàng)目中，GPS技術(shù)可以對固定監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行精確定位，便于后續(xù)數(shù)據(jù)的對比分析，準(zhǔn)確掌握水土保持措施實(shí)施后的變化情況。

1.3.2 水土保持工程施工定位

在水土保持工程施工過程中，如修建梯田、谷坊等工程，GPS技術(shù)可以為施工機(jī)械和人員提供精確的施工位置，保證工程按照設(shè)計(jì)要求準(zhǔn)確施工，提高工程質(zhì)量和施工效率［4］。

1.4 無人機(jī)技術(shù)

無人機(jī)技術(shù)以其高靈活性和低成本等優(yōu)勢，在水土保持領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。它不僅提高了監(jiān)測的效率和準(zhǔn)確性，還為水土保持工作的有效開展提供了有力支持。

1.4.1 小區(qū)域精細(xì)監(jiān)測

無人機(jī)搭載高清相機(jī)、多光譜相機(jī)等設(shè)備，可以對小區(qū)域的水土保持狀況進(jìn)行精細(xì)監(jiān)測［5］。例如，對于一些山區(qū)的小流域治理項(xiàng)目，無人機(jī)可以深入山谷、山坡等技術(shù)人員難以到達(dá)的區(qū)域，獲取高分辨率的影像資料，清晰呈現(xiàn)植被覆蓋、土壤侵蝕等細(xì)節(jié)情況，為局部水土保持措施的優(yōu)化提供依據(jù)。

1.4.2 工程施工監(jiān)管

在水土保持工程施工期間，無人機(jī)可以不定期對施工現(xiàn)場進(jìn)行巡查，及時發(fā)現(xiàn)施工過程中的違規(guī)操作、工程進(jìn)度滯后等問題，并通過實(shí)時圖像傳輸反饋給管理人員，以便及時采取措施加以解決，確保工程順利進(jìn)行。

1.5 生物技術(shù)

生物技術(shù)在水土保持中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在植被恢復(fù)和土壤改良方面。這些技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地防止水土流失，保護(hù)土壤和水資源，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定與改善。

1.5.1 植被恢復(fù)

通過選育適合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的優(yōu)良植物品種，利用植物的根系固土、枝葉截留降水等作用來減少水土流失。例如，在干旱半干旱地區(qū)，選育耐旱、耐瘠薄的草本植物和灌木植物品種進(jìn)行植被恢復(fù)。這些植物能夠在惡劣的環(huán)境條件下生長，有效提高土壤的抗侵蝕能力。同時，生物技術(shù)還可以用于植物的快速繁殖，為大規(guī)模植被恢復(fù)提供充足的種苗。

1.5.2 土壤改良

利用微生物技術(shù)可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力。一些有益微生物，如根瘤菌等，能夠與植物根系形成共生關(guān)系，促進(jìn)植物對養(yǎng)分的吸收，同時增強(qiáng)土壤的團(tuán)聚能力，減小土壤侵蝕的可能性。此外，通過施加有機(jī)肥等方式，也可以改善土壤的理化性質(zhì)，為植被創(chuàng)造良好的生長條件。

1.6 信息化管理技術(shù)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，信息化管理技術(shù)在水土保持領(lǐng)域越來越受到重視，對于提升水土保持工作的效率和質(zhì)量具有重要意義。

1.6.1 水土保持?jǐn)?shù)據(jù)庫建設(shè)

建立涵蓋土壤、植被、水文、氣象、水土保持工程等方面內(nèi)容的數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理和共享。通過對數(shù)據(jù)的整理、分析和挖掘，可以為水土保持決策提供科學(xué)依據(jù)。例如，通過分析歷年氣象數(shù)據(jù)和土壤侵蝕數(shù)據(jù)的關(guān)系，可以預(yù)測未來土壤侵蝕的趨勢，為制訂相應(yīng)的水土保持措施提供有力支持。

1.6.2 水土保持項(xiàng)目管理系統(tǒng)

開發(fā)專門的水土保持項(xiàng)目管理系統(tǒng)，對水土保持項(xiàng)目從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工到驗(yàn)收的全過程進(jìn)行信息化管理。該系統(tǒng)可以實(shí)時跟蹤項(xiàng)目進(jìn)度、監(jiān)控項(xiàng)目質(zhì)量、管理項(xiàng)目資金等，提高項(xiàng)目管理的效率和透明度，確保水土保持項(xiàng)目的順利實(shí)施。

2 現(xiàn)代科技在水土保持應(yīng)用中存在的問題

2.1 技術(shù)集成度不夠

雖然現(xiàn)代科技在水土保持各個環(huán)節(jié)都有應(yīng)用，但各技術(shù)之間的集成應(yīng)用還不夠。例如，遙感、GIS、GPS等技術(shù)往往是單獨(dú)或兩兩結(jié)合使用，未能充分發(fā)揮多種技術(shù)集成的優(yōu)勢。因此，在水土保持工作中，應(yīng)積極探索和應(yīng)用多種技術(shù)的集成方法，充分發(fā)揮各項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)更高效、更精準(zhǔn)的水土保持工作目標(biāo)。

2.2 數(shù)據(jù)質(zhì)量和共享問題

水土保持工作，涉及大量的地理空間、氣象、土壤、植被等數(shù)據(jù)，但存在部分?jǐn)?shù)據(jù)質(zhì)量不高、更新不及時等問題，影響應(yīng)用效果。同時，不同部門之間的數(shù)據(jù)共享機(jī)制不完善，導(dǎo)致數(shù)據(jù)重復(fù)采集、資源浪費(fèi)等現(xiàn)象，不利于水土保持工作的整體推進(jìn)。

2.3 專業(yè)人才短缺

現(xiàn)代科技在水土保持中的應(yīng)用，需要既具備水土保持專業(yè)知識又掌握現(xiàn)代科技的復(fù)合型技術(shù)人才。大部分從事水土保持工作的技術(shù)人員對現(xiàn)代科技的掌握程度有限，限制了現(xiàn)代科技在水土保持領(lǐng)域的深入應(yīng)用。

3 現(xiàn)代科技在水土保持中的應(yīng)用趨勢

3.1 多技術(shù)融合發(fā)展

未來，將更加注重遙感、GIS、GPS、無人機(jī)等多種技術(shù)的融合應(yīng)用。通過建立一體化的技術(shù)平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫對接和實(shí)時共享，充分發(fā)揮各技術(shù)的優(yōu)勢，提高水土保持工作的精準(zhǔn)度和效率。例如，將利用無人機(jī)獲取的高分辨率影像數(shù)據(jù)實(shí)時傳輸至GIS平臺進(jìn)行分析處理，結(jié)合GPS定位信息，實(shí)現(xiàn)對水土保持狀況的全方位、實(shí)時監(jiān)測和精準(zhǔn)評估［6］。

3.2 智能化發(fā)展

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的發(fā)展，水土保持工作將朝著智能化方向發(fā)展。

3.2.1 智能監(jiān)測與預(yù)警

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在水土保持監(jiān)測點(diǎn)部署傳感器，實(shí)時采集土壤濕度、植被覆蓋度、降雨量等數(shù)據(jù)，并通過大數(shù)據(jù)分析和人工智能算法，實(shí)現(xiàn)對水土流失的智能監(jiān)測和預(yù)警［7］。當(dāng)監(jiān)測到水土流失風(fēng)險(xiǎn)超過閾值時，系統(tǒng)能夠自動發(fā)出預(yù)警信息，提醒相關(guān)部門及時采取措施。

3.2.2 智能決策支持

即建立基于人工智能的水土保持決策支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)時采集的各類數(shù)據(jù)，結(jié)合已有的水土保持知識和經(jīng)驗(yàn)，自動生成最佳的水土保持方案和措施建議，為水土保持決策提供智能化的支持。

3.3 生態(tài)修復(fù)技術(shù)創(chuàng)新

在生物技術(shù)方面，將繼續(xù)加大對生態(tài)修復(fù)技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)。例如，探索利用基因編輯技術(shù)培育更具抗逆性的植物品種，用于惡劣環(huán)境下的植被恢復(fù)；研發(fā)新型微生物制劑，進(jìn)一步提高土壤改良效果，增強(qiáng)土壤的抗侵蝕能力。同時，注重生態(tài)修復(fù)技術(shù)與其他現(xiàn)代科技的結(jié)合，如將生物技術(shù)與無人機(jī)監(jiān)測技術(shù)結(jié)合，實(shí)時評估生態(tài)修復(fù)效果，及時調(diào)整修復(fù)策略。

3.4 公眾參與的信息化平臺建設(shè)

隨著社會對水土保持工作關(guān)注度的提高，未來將建設(shè)更多面向公眾的信息化平臺，鼓勵和支持公眾參與水土保持工作。通過這些平臺，公眾可以了解水土保持相關(guān)知識、政策法規(guī)，實(shí)時查看當(dāng)?shù)厮帘３止ぷ鞯倪M(jìn)展情況，可以通過在線反饋、監(jiān)督電話等途徑參與到水土保持監(jiān)督工作中來，形成全社會共同參與水土保持的良好氛圍。

4 結(jié)束語

現(xiàn)代科技在水土保持中的應(yīng)用已經(jīng)取得了顯著成效，為水土保持工作提供了新的思路、方法和手段。遙感、GIS、GPS、無人機(jī)、生物技術(shù)及信息化管理技術(shù)等在不同方面發(fā)揮著重要作用，推動了水土保持工作向更精準(zhǔn)、更高效、更科學(xué)的方向發(fā)展。然而，目前上述技術(shù)在應(yīng)用過程中還存在一些問題，如技術(shù)集成度不夠、數(shù)據(jù)質(zhì)量和共享問題及專業(yè)人才短缺等。展望未來，多技術(shù)融合發(fā)展、智能化發(fā)展、生態(tài)修復(fù)技術(shù)創(chuàng)新及公眾參與的信息化平臺建設(shè)將成為現(xiàn)代科技在水土保持中應(yīng)用的主要趨勢。通過不斷解決相關(guān)技術(shù)問題，積極推進(jìn)科技應(yīng)用創(chuàng)新，相信現(xiàn)代科技將在水土保持領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］李曉華，李鐵軍.日本水土保持應(yīng)用遙感技術(shù)簡介［J］.水土保持科技情報(bào)，2002（4）：14-15.

［2］陳燕紅，潘文斌，蔡芫鑌.基于RUSLE的流域土壤侵蝕敏感性評價：以福建省吉溪流域?yàn)槔跩］.山地學(xué)報(bào)，2007（4）：490-496.

［3］馮九梁，王貴平，賈志軍，等.基于RS和GIS的小流域水土保持規(guī)劃設(shè)計(jì)［J］.山西水土保持科技，2001（1）：18-20，34.

［4］笪志祥，汪紹盛，方天縱.國內(nèi)外水土保持研究現(xiàn)狀［J］.亞熱帶水土保持，2009，21（2）：24-26.

［5］楊光，丁國棟，屈志強(qiáng).中國水土保持發(fā)展綜述［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2006（S1）：72-77.

［6］BEHERA S K，PANDA R K.Effect of fertilization and irrigation schedule on water and fertilizer solute transport for wheat crop in a sub-humid sub-tropical region［J］.Agriculture，Ecosystems and Environment，2008，130（3）：141-155.

［7］FARSHAD K，ABOUTALEB G.Evaluation of soil erodibility factor（k） for loess derived landforms of kechik watershed in golestan province，north of iran［J］.Journal of Mountain Science，2016，13（11）：2028-2035.

Research on the Application Status and Trends of Modern Technology

in Soil and Water Conservation

ZHANG Jiaxiong

College of Forestry Engineering， Gansu Forestry Vocational and Technical University， Tianshui 741020， China

Abstract： With the rapid development of technology， modern approaches in the field of soil and water conservation have been increasingly widespread and in-depth. This study systematically discusses the current application status of modern technology in soil and water conservation， including remote sensing technology， geographic information system ， global positioning system， unmanned aerial vehicle technology， biotechnology， and information management technology， and explores their future development trends， aiming to provide reference for improving the effectiveness of soil and water conservation work.

Key words： modern technology; water and soil conservation; application status; trends