1 引言
侵蝕導致土地退化，引發和加劇災害，并引發一系列環境問題，研究并治理是保護土地資源的需要，也是經濟和社會可持續發展的基本保障。據最新的全國水土流失面積普查結果，目前我國水土流失面積已達356萬km2（水蝕面積165km2，風蝕面積191km2），其中“水蝕風蝕交錯區”面積為26萬km2，成為當前土壤侵蝕防治和荒漠化治理的重點和難點所在。
長期以來，風蝕和水蝕研究相互獨立，相關研究主要集中在水蝕的可蝕性和風蝕的風蝕度上，對風水復合侵蝕的研究很少。而風水復合侵蝕作用下土壤的可蝕性是認識風水復合侵蝕機理的一個重要環節。因此，定量化研究風水復合侵蝕條件下的土壤可蝕性及其過程和機理，建立基于模擬實驗數據的侵蝕模型以及完善基于野外實時觀測數據的擬合過程將成為今后的重要研究方向。
2 觀測系統設計
2.1 目標
AZ-WS101風水復合侵蝕觀測系統著重于從風水復合侵蝕的外營力、影響因素和結果等角度統一考慮，通過風速和風蝕量的實時監測、降雨-徑流-土壤侵蝕過程中不同時空點處降雨等級、徑流流量和流速、泥沙含量的實時獲取以及風蝕、水蝕后地貌特征變化的精確測量，研究和評價地表風水侵蝕的狀況及其影響因素。主要用于研究草地、農田、坡地、流域以及荒漠等生態系統類型的風蝕、水蝕和風水蝕復合侵蝕作用機理、過程及其發展規律，為風蝕、水蝕模擬-預報模型的建立與檢驗提供必要的數據支撐，為水土保持和生態建設提供科學依據。
2.2 系統組成和技術指標
AZ-WS101風水復合侵蝕觀測系統由外營力、侵蝕結果、影響因子等觀測單元組成。
技術指標：
侵蝕外營力：
l降雨范圍：降雨粒徑0.16～8 mm，粒子速度0.2～20 m/s， 最小測量強度0.005 mm/h 毛毛雨，最大測量強度250 mm/h，雨中能見度：MOR 0 –99.999m，粒子等級440種（22種直徑x 20種速度）；
l徑流測量范圍：堰：高30.5cm，寬58cm，長41.2cm，0.02～55 l/s
l風蝕沉淀物測量范圍0-1200g，精度0.1g；自動風向控制和自動沉淀物收集器；RAM內存容量；5min時間間隔，可連續監測80天。
l水蝕流量：測量分別為1升和3升；侵蝕樣品收集裝置：24個樣品瓶，體積1L；數據采集器可以控制采樣瓶的采樣階段與采樣順位等。
l降雨模擬器：2-6個降水噴頭可選，2.5m安裝高度可實現有效降雨面積1.5×4.5m，標準降水調節強度10mm/h～100mm/h
侵蝕結果：
l微地貌：最長測量時間2.5小時（面積1m2，步長5mm時）；
l激光測距器分辨率±1mm，X、Y、Z軸分辨率±2mm；
l不受被測物顏色和空氣溫度的影響；
l可在海拔0-3000m測量；
l數據以txt格式保存，易于做出三維圖形；
l侵蝕粒徑和粒形：0.1–600μm，或20–3600μm，2-150 μm，10-600μm，20 -3600μm
侵蝕影響因子：
l “馬里奧特”供水系統：容積5升
l小滲透室：直徑16厘米；大滲透室：直徑24厘米
lU型管壓力計：+25厘米... 0 ... -25厘米
lUGT數據采集器：2000個測量值
l測量間隔：1秒
l采樣率：0-100秒（可自由選擇）
l通訊方式：RS232
l數據采集器：LCD屏幕
3 觀測內容
3.1 風水復合侵蝕外營力觀測
激光雨滴譜儀通過測量雨滴的動能、大小、降雨等級和降雨量觀測濺蝕過程；地表徑流測量單元通過實時測量流域的徑流速度和徑流量，判斷面蝕的外營力大小；水蝕測量單元實時、自動記錄侵蝕區的徑流量并自動采集懸移質泥沙樣品；風蝕系統實時、測量和記錄風速及沙通量。
3.2 風水復合侵蝕結果觀測
3D激光地貌分析儀可測量自然條件下風蝕、水蝕和降雨模擬器模擬試驗條件下水蝕后的地貌，其結果即可作為侵蝕結果，也可作為遙感影像判讀的地面樣點數據。Eyetech土壤粒子特性分析單元可測量徑流泥沙樣品和風蝕積沙樣品的粒徑和粒形，用于判斷水力侵蝕、風力侵蝕過程中泥沙、風沙的來源，為分析侵蝕影響因素提供依據。此外，水蝕和地表徑流測量單元出口設置集水池，長期布設SEBA MDS 5 水質自動監測單元，長期連續監測土壤表層營養元素和污染物水平及其消長動態，實現污染物遷移過程對土壤-植物-水連續體的影響或者施肥過程對農田土壤健康狀況影響等研究。
4 應用案例
4.1 風蝕和水蝕測量單元用于海拉爾地區研究草原退化
呼倫貝爾草原是我國現今保存最為完好的草原之一，近年來，由于各種經濟利益的驅使和自然條件的退化，目前該地區草原退化現象嚴重，部分地區甚至有沙漠化的危險。諸種導致草原生態系統退化的原因中，風蝕和水蝕的作用占據了主導地位。因此，對于風蝕和水蝕作用對草原退化的影響的研究成為當地生態系統退化與修復研究的重要課題。
中國環科院區域生態所將風蝕和水蝕測量單元安裝于侵蝕區域，監測草原退化的風水外營力。