砒砂岩区位于黄河流域鄂尔多斯高原上,是黄河粗泥沙的主要来源区,被称为“地球生态癌症”,既为黄土高原土壤侵蚀提供物质源又对区域经济发展带来严重损失。砒砂岩具有遇水成泥、遇风成砂的特点,形成了砒砂岩区独特的环境特征,也使得该区极易发生土壤侵蚀,且这种侵蚀是全年持续发生的,春季主要发生风蚀,夏季主要发生水蚀,冻融主要发生在春冬两季,几乎一年四季都伴随着侵蚀。经过多年的治理与恢复,尽管土壤侵蚀发生的环境条件有所改善,但由于对该区域土壤侵蚀类型的时空变化特征及其复合作用特性缺乏监测,致使该区域土壤侵蚀的精准防治措施具有一定的局限性。为此,本研究在收集整理砒砂岩区气象数据(1980-2017)、遥感影像数据、土壤数据、土地利用数据的基础上,基于通用的风蚀、水蚀及冻融侵蚀模型,分析了土壤侵蚀环境特征及其时空变化规律,监测了1980s、1990s、2000s和2010s四个年代土壤水蚀、风蚀、冻融侵蚀及其复合作用的时空变异特征,不仅可以为认识砒砂岩水土流失的发生发展过程提供数据基础,更重要的是能为该区的生态修复措施和工程项目提供理论支撑。取得的主要结果如下:(1)支离破碎的地表形态有利于砒砂岩区土壤侵蚀的发生。砒砂岩区82%以上的地形处于均衡的壮年期,发育环境相对稳定,但地形湿度指数偏低;5个高程区间的区域面积占比均在15%以上,均为放射状穿插分布;96.86%的地表粗糙度位于1-1.1之间,呈东高西低分布;坡度为3-8°和8-15°的面积占比分别为35.44%和31.88%,均细碎化覆盖于整个研究区,另外该区向阳和背阳区均匀分布,平地较少;此处地貌类型主要为台地和丘陵,为中度切割,在东部大面积聚集分布,西部斑块状离散分布;土壤类型多样,具有17种土类,空间分布复杂。(2)气候的暖湿化、土地利用变化为土壤侵蚀程度的降低创造了条件。1980-2017年间,砒砂岩区的年均气温明显升高,并且始终保持着南高北低、西高东低的分布特征,而年降雨量和年均风速则表现为降-升-降的趋势,二者总体分布状况较为复杂;植被覆盖情况除在2000年出现降低拐点以外,整体保持覆盖面积稳定增加的态势,空间分布呈现西北高东南低的特征;土地利用状况分别在1995年和2015年出现明显变化,且两个年份的分布格局相似,其他年份各种土地利用类型的面积和分布变化不明显。(3)38年来,砒砂岩区的侵蚀状况有所好转,整体侵蚀强度集中在轻度以下。1980s至2010s,大部分砒砂岩区的风蚀强度始终保持在微度以下,强度以上的侵蚀区面积共计减少约900km~2,且不同侵蚀强度的空间分布相对稳定;不同水蚀强度的面积总体上表现为微度>轻度>中度>剧烈>极强度>强度,在不同年代,侵蚀强度的面积排序有略微差别,中度以上侵蚀呈斑块状分散分布;冻融侵蚀强度面积大小为中度及以下>强度>极强度>剧烈,强度侵蚀以上由中部向四周蔓延分布;复合侵蚀特征则为风、水、冻融交互侵蚀>水力侵蚀主导>冻融侵蚀主导>风、水交互侵蚀主导>风力侵蚀主导>水、冻融交互侵蚀主导>风、冻融交互侵蚀主导,各种复合侵蚀类型基本上为点状分散于各处。