現代科技在水土保持中的應用現狀及趨勢研究

摘 要：隨著時代的進步和科技的飛速發展，現代科技在水土保持領域的應用日益廣泛且深入。通過系統論述現代科技在水土保持中的應用現狀，包括遙感技術、地理信息系統（GIS）、全球定位系統、無人機技術、生物技術及信息化管理技術的應用情況，并對其未來技術發展趨勢進行了展望，旨在提升水土保持工作成效。

關鍵詞：現代科技；水土保持；應用現狀；趨勢

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

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2025.02.030

0 引言

水土保持是生態環境保護和可持續發展的重要內容，對于保護土地資源、減少水土流失、保障生態平衡及促進經濟社會發展具有重要意義。隨著時代的發展，面對日益復雜的生態環境和更高的治理要求，現代科技的引入為水土保持工作帶來了新的機遇和發展。

1 現代科技在水土保持中的應用現狀

1.1 遙感技術

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

1.1.1 土壤侵蝕監測

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，進而利用相關模型估算土壤侵蝕模數，實現對大面積區域土壤侵蝕狀況的動態監測。例如，利用多光譜遙感和結合通用土壤流失方程，能夠較為準確地計算出不同坡度、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［1］。

1.1.2 植被覆蓋監測

遙感技術可以實時監測植被的生長狀況、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施效果。對于生態脆弱區或重點治理區域，定期的遙感監測有助于及時調整植被恢復策略［2］。

1.2 地理信息系統

地理信息系統（Geographie information System，GIS）具有強大的空間分析和數據管理能力，在水土保持工作中發揮著重要作用。?

1.2.1 水土保持規劃

GIS可以整合地形、土壤、植被、河流等多種地理空間數據，通過建立水土保持規劃模型，對不同區域的水土流失敏感性進行評價，劃分出水土流失重點防治區、預防區等，有助于科學制定水土保持規劃方案。例如，在山區水土保持規劃編制中，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 水土保持工程設計與管理

在水土保持工程建設過程中，GIS可用于工程選址、設計參數確定及工程進度把控和質量監控。通過對工程區域地形地貌、地質條件等進行詳細分析，為工程設計提供準確的數據支持。同時，利用GIS的空間分析功能，可以實時跟蹤工程進展情況，及時發現和解決工程建設中出現的問題［3］。

1.3 全球定位系統

在水土保持工作中，全球定位系統（Global Positioning System，GPS）憑借其高精度的定位和導航能力，為野外調查、監測點布設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開展提供了有力支持。

1.3.1 野外調查與監測

在進行土壤侵蝕、植被覆蓋等野外調查時，調查人員利用GPS手持設備可以準確記錄監測點的地理位置，確保數據采集的準確性和可重復性。同時，在長期的水土保持監測項目中，GPS技術可以對固定監測點進行精確定位，便于后續數據的對比分析，準確掌握水土保持措施實施后的變化情況。

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技術可以為施工機械和人員提供精確的施工位置，保證工程按照設計要求準確施工，提高工程質量和施工效率［4］。

1.4 無人機技術

無人機技術以其高靈活性和低成本等優勢，在水土保持領域發揮著越來越重要的作用。它不僅提高了監測的效率和準確性，還為水土保持工作的有效開展提供了有力支持。

1.4.1 小區域精細監測

無人機搭載高清相機、多光譜相機等設備，可以對小區域的水土保持狀況進行精細監測［5］。例如，對于一些山區的小流域治理項目，無人機可以深入山谷、山坡等技術人員難以到達的區域，獲取高分辨率的影像資料，清晰呈現植被覆蓋、土壤侵蝕等細節情況，為局部水土保持措施的優化提供依據。

1.4.2 工程施工監管

在水土保持工程施工期間，無人機可以不定期對施工現場進行巡查，及時發現施工過程中的違規操作、工程進度滯后等問題，并通過實時圖像傳輸反饋給管理人員，以便及時采取措施加以解決，確保工程順利進行。

1.5 生物技術

生物技術在水土保持中的應用主要體現在植被恢復和土壤改良方面。這些技術的應用能夠有效地防止水土流失，保護土壤和水資源，促進生態環境的穩定與改善。

1.5.1 植被恢復

通過選育適合當地生態環境的優良植物品種，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，選育耐旱、耐瘠薄的草本植物和灌木植物品種進行植被恢復。這些植物能夠在惡劣的環境條件下生長，有效提高土壤的抗侵蝕能力。同時，生物技術還可以用于植物的快速繁殖，為大規模植被恢復提供充足的種苗。

1.5.2 土壤改良

利用微生物技術可以改善土壤結構，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系，促進植物對養分的吸收，同時增強土壤的團聚能力，減小土壤侵蝕的可能性。此外，通過施加有機肥等方式，也可以改善土壤的理化性質，為植被創造良好的生長條件。

1.6 信息化管理技術

隨著信息技術的發展，信息化管理技術在水土保持領域越來越受到重視，對于提升水土保持工作的效率和質量具有重要意義。

1.6.1 水土保持數據庫建設

建立涵蓋土壤、植被、水文、氣象、水土保持工程等方面內容的數據庫，實現數據的集中管理和共享。通過對數據的整理、分析和挖掘，可以為水土保持決策提供科學依據。例如，通過分析歷年氣象數據和土壤侵蝕數據的關系，可以預測未來土壤侵蝕的趨勢，為制訂相應的水土保持措施提供有力支持。

1.6.2 水土保持項目管理系統

開發專門的水土保持項目管理系統，對水土保持項目從規劃、設計、施工到驗收的全過程進行信息化管理。該系統可以實時跟蹤項目進度、監控項目質量、管理項目資金等，提高項目管理的效率和透明度，確保水土保持項目的順利實施。

2 現代科技在水土保持應用中存在的問題

2.1 技術集成度不夠

雖然現代科技在水土保持各個環節都有應用，但各技術之間的集成應用還不夠。例如，遙感、GIS、GPS等技術往往是單獨或兩兩結合使用，未能充分發揮多種技術集成的優勢。因此，在水土保持工作中，應積極探索和應用多種技術的集成方法，充分發揮各項技術的優勢，實現更高效、更精準的水土保持工作目標。

2.2 數據質量和共享問題

水土保持工作，涉及大量的地理空間、氣象、土壤、植被等數據，但存在部分數據質量不高、更新不及時等問題，影響應用效果。同時，不同部門之間的數據共享機制不完善，導致數據重復采集、資源浪費等現象，不利于水土保持工作的整體推進。

2.3 專業人才短缺

現代科技在水土保持中的應用，需要既具備水土保持專業知識又掌握現代科技的復合型技術人才。大部分從事水土保持工作的技術人員對現代科技的掌握程度有限，限制了現代科技在水土保持領域的深入應用。

3 現代科技在水土保持中的應用趨勢

3.1 多技術融合發展

未來，將更加注重遙感、GIS、GPS、無人機等多種技術的融合應用。通過建立一體化的技術平臺，實現數據的無縫對接和實時共享，充分發揮各技術的優勢，提高水土保持工作的精準度和效率。例如，將利用無人機獲取的高分辨率影像數據實時傳輸至GIS平臺進行分析處理，結合GPS定位信息，實現對水土保持狀況的全方位、實時監測和精準評估［6］。

3.2 智能化發展

隨著人工智能、大數據、物聯網等新興技術的發展，水土保持工作將朝著智能化方向發展。

3.2.1 智能監測與預警

利用物聯網技術在水土保持監測點部署傳感器，實時采集土壤濕度、植被覆蓋度、降雨量等數據，并通過大數據分析和人工智能算法，實現對水土流失的智能監測和預警［7］。當監測到水土流失風險超過閾值時，系統能夠自動發出預警信息，提醒相關部門及時采取措施。

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。該系統可以根據實時采集的各類數據，結合已有的水土保持知識和經驗，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 生態修復技術創新

在生物技術方面，將繼續加大對生態修復技術的創新研發。例如，探索利用基因編輯技術培育更具抗逆性的植物品種，用于惡劣環境下的植被恢復；研發新型微生物制劑，進一步提高土壤改良效果，增強土壤的抗侵蝕能力。同時，注重生態修復技術與其他現代科技的結合，如將生物技術與無人機監測技術結合，實時評估生態修復效果，及時調整修復策略。

3.4 公眾參與的信息化平臺建設

隨著社會對水土保持工作關注度的提高，未來將建設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知識、政策法規，實時查看當地水土保持工作的進展情況，可以通過在線反饋、監督電話等途徑參與到水土保持監督工作中來，形成全社會共同參與水土保持的良好氛圍。

4 結束語

現代科技在水土保持中的應用已經取得了顯著成效，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、生物技術及信息化管理技術等在不同方面發揮著重要作用，推動了水土保持工作向更精準、更高效、更科學的方向發展。然而，目前上述技術在應用過程中還存在一些問題，如技術集成度不夠、數據質量和共享問題及專業人才短缺等。展望未來，多技術融合發展、智能化發展、生態修復技術創新及公眾參與的信息化平臺建設將成為現代科技在水土保持中應用的主要趨勢。通過不斷解決相關技術問題，積極推進科技應用創新，相信現代科技將在水土保持領域發揮更大的作用，為生態環境保護和可持續發展做出更大的貢獻。

參考文獻：

［1］李曉華，李鐵軍.日本水土保持應用遙感技術簡介［J］.水土保持科技情報，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：以福建省吉溪流域為例［J］.山地學報，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劃設計［J］.山西水土保持科技，2001（1）：18-20，34.

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

［5］楊光，丁國棟，屈志強.中國水土保持發展綜述［J］.北京林業大學學報（社會科學版），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