陕北黄土高原土地利用生态服务价值时空研究

【目的】为了定量的建立区域绿色生态经济账户，为区域土地的持续利用与生态环境和社会经济协调发展提供科学决策依据。【方法】以中国陕北黄土高原作为研究对象，通过野外实地调查与测定，利用遥感和地理信息系统手段与多元统计分析等方法，从分析区域现状主要生态过程入手，研究了区域的土地利用覆盖及其格局变化，以及生态服务功能及价值的时空分布。【结果】1978年1990年和2000年陕北黄土高原生态系统服务价值分别为467.23亿元、577.03亿元和560.99亿元。从1978年至1990年陕北黄土高原的生态价值增加了19.03%，而1990年至2000年陕北黄土高原的生态价值减少了2.86%，但是在22年来陕北黄土高原的生态价值增加了16.71%。【结论】陕北黄土高原生态系统服务功能价值在空间分布上存在一定的差异。从大的区域来讲，1978年到2000年陕北黄土高原生态系统服务价值是在缓慢增加，并且陕北黄土高原生态系统服务价值的增加主要在南部，北部变化不大。但是值得注意的是虽然大趋势是缓慢增加，但是局部地区生态系统服务价值的减少却很剧烈，而且，陕北黄土高原1990年至2000年生态服务价值总体上是在减少。生态环境改善的情况存在区域分布差异，南部改善面积较大但是北部地区改善缓慢。     

基于GIS的福建省将乐县土壤侵蚀及保持定量分析

【目的】对福建省将乐县土壤侵蚀及保持量现状进行定量分析,为该地区制定森林经营方案及水土保持工作提供依据。【方法】以福建省将乐县为研究区,首先建立降雨侵蚀力因子(R)图层、土壤可蚀性因子(K)图层、坡长坡度因子(LS)图层,然后依据实际土地覆盖类型和植被覆盖度构建植被覆盖或作物管理因子(C)图层和水土保持措施因子(P)图层。基于地理信息系统(GIS)和修正的土壤通用侵蚀方程(RUSLE)估算土壤侵蚀量和保持量,定量分析坡度(0°,90°)、土地覆盖类型与土壤侵蚀强度之间的相关关系。【结果】2015年研究区的现实侵蚀量为42.64×10~4t/年,平均土壤侵蚀模数为189.07t/(km~2·年)。从6种土壤侵蚀类型来看,微度侵蚀面积占研究区总面积的88.31%,轻度侵蚀面积占10.36%,中度侵蚀面积占1.13%,这3种侵蚀类型的侵蚀量占侵蚀总量的比例分别为12.43%,60.44%和19.79%;强度、极强度、剧烈侵蚀面积及侵蚀量所占比例均较小。各侵蚀等级在研究区内的空间分布较为均匀,总体来说中部、北部地区侵蚀量较大。7个坡度带中,土壤侵蚀量所占比例较大的是[15°,25°)、[8°,15°)和[25°,35°)坡度带,其面积所占比例分别为35.63%,23.95%和17.53%,侵蚀量所占比例分别为44.68%,24.63%和20.90%。研究区年均土壤保持量为6.98×10~6 t,每km~2土壤保持量为3 099.36t/年;有林地和稀疏植被的每km~2土壤保持量均较高,分别为3 773.58和22 254.39t/年,明显高于其他土地覆盖类型。【结论】将乐县微度侵蚀面积所占比例最大,轻度侵蚀的侵蚀量所占比例最大;森林和稀疏植被对将乐县的土壤保持量贡献最大,进行皆伐作业设计时应该尽量减小皆伐面积。     

淮河上游山丘区土壤保持功能变化及价值评估

1995~2000年间淮河上游山丘区实施了国家退耕还林(草)工程和水土保持重点县工程。基于研究区1995年和2000年两期土壤侵蚀强度分级数据,利用地理信息系统(G IS)技术,采用网格和插值法,分析研究区单位面积土壤侵蚀量变化以及土壤保持功能经济价值的变化。结果表明:(1)淮河上游山丘区总面积约2.6×104km2,其中农田、森林和草地3种生态系统类型仍然是研究区土壤侵蚀量的主要贡献者。(2)研究区5年间土壤侵蚀总量下降了152.85万t。(3)土壤侵蚀模数高值主要分布于研究区的东南部,这种分布趋势与地形因子和气候的关系极为密切。(4)1995~2000年淮河上游山丘区土壤保持功能经济价值呈现增加的区域的面积和价值增幅均大于呈现减少的区域的面积和价值减幅。(5)研究区土壤保持功能总经济价值净增加1 001.86万元,绝大部分市县的土壤保持功能经济价值都发生了不同程度的增加。     

基于GIS的陕北黄土高原土地生态系统固碳释氧价值评价

 【目的】定量评价生态系统固定CO2和释放O2功能,是生态系统服务功能研究重要内容之一。论文旨在对土地生态系统固碳释氧价值进行遥感测量和评价,为改善区域生态环境提供参考。【方法】论文依据光合作用方程式,采用遥感估算模型,基于植被NPP（第一性生产力）物质量测算结果,分别测算陕北黄土高原绿色植物固碳释氧物质量。以此为基础,分别采用造林成本法和工业制氧法测算其价值量。探讨陕北黄土高原生态系统固碳释氧价值的时间变化、空间分布。【结果】陕北黄土高原固定CO2的价值在1978、1990、2000和2005年分别为141.27亿元、177.46亿元、170.09亿元和247.08亿元,平均值为187.72亿元;释放O2的价值取两种测评方法的平均值,分别为150.07亿元、188.52亿元、192.97亿元和281.48亿元,年平均值为203.26亿元,比固定CO2的平均值多15.54亿元。从土地利用类型来看,固碳释氧价值表现为林地＞耕地＞牧草地＞园地＞其它类型。【结论】陕北黄土高原北部各县的单位面积固定CO2和释放O2价值普遍低于南部各县,总体上分布沿北部向南部逐渐升高。南部的子午岭和黄龙山具有很高的单位面积价值,如黄龙县、黄陵县、富县和甘泉县。北部农牧交错带和中部黄土沟壑区水土流失比较严重的地区固碳释氧的单位面积价值较低,这与生态环境脆弱有关。     

延安市退耕还林前后土壤保持功能价值评估

为研究陕西省延安市退耕还林工程的实施效果,选取退耕还林前的1995 年、退耕还林初期的2000 年以及退 耕还林后期的2007 年作为研究时点,采用USLE 模型测算退耕还林前后延安市的土壤侵蚀量变化,并运用生态系 统服务功能价值评估方法从不同时点、不同土地利用类型2 个方面对土壤保持服务功能价值进行对比分析。主要 结论如下:1)从1995—2007 年,延安市的土壤保持总量呈先减少后增加的态势;2)1995、2000、2007 年延安市农林 牧业土壤保持功能价值总量分别为1 076.84 亿、911.04 亿、1 341.59 亿元,在此3 期的价值量评估中,土壤肥力保 持的价值量占总价值量的98%以上;3)1995—2007 年的10 余年中,延安市耕地和草地的土壤保持功能价值量互为 消长,疏林地(包括灌木林地)的土壤保持功能价值较平缓,而有林地的土壤保持功能价值在1995—2000 年较为平 缓,2000—2007 年则大幅提高;4)有林地单位面积的土壤保持功能价值量最大,其次是疏林地、草地,最小的是耕 地。上述结果表明,退耕还林工程带来的土地利用变化对增强研究区土壤保持功能起到了明显作用,促进了研究 区环境的改善。      

陕西省丹汉江流域土壤侵蚀经济损失分析

【目的】分析陕西省丹汉江流域土壤侵蚀的经济损失,为水土流失状况评价提供参考。【方法】利用环境经济学的原理,采用市场价值法、机会成本法和影子工程法等,结合最新调查数据,对陕西省丹汉江流域土壤侵蚀造成的经济损失进行估算。【结果】陕西省丹汉江流域每年土壤侵蚀经济损失为112.884亿元。土壤养分流失损失、土壤水分流失损失、土地废弃损失和泥沙滞留、淤积损失分别占96.028%,0.589%,1.528%和1.855%。单位水土流失面积的土壤侵蚀经济损失为42.97万元/km2。各市单位水土流失面积的土壤侵蚀经济损失大小依次为安康市>商洛市>汉中市>宝鸡市>西安市。强度损失的县(区)主要集中在2个区域,即汉江源头的宁强县、略阳县和汉江中游的安康市大部及丹江上游的镇安县、山阳县。【结论】单位水土流失面积的土壤侵蚀经济损失与土壤侵蚀模数之间具有显著相关性,可以作为评价水土流失状况的一个直观、重要的指标。     

退耕还林（草）和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响

 【目的】通过定量评估退耕还林（草）和降雨变化对延河流域土壤侵蚀的影响,为延河流域水土保持效益评价、流失治理和环境建设提供决策参考。【方法】利用延河流域日降雨、数字高程模型、土壤类型图、土地利用图和植被覆盖图,运用RUSLE模型,在ArcGIS平台的支持下计算流域1997年和2000年土壤侵蚀量,并分别模拟了退耕还林（草）和气候变化对土壤侵蚀的影响。【结果】由于降雨的变化,研究区年降雨侵蚀力均值由1997年的775.32 MJ?mm?hm-2?h-1?a-1增加到了2000年的1292.07 MJ?mm?hm-2?h-1?a-1,降雨大大加剧了流域土壤侵蚀;由于退耕还林（草）政策的实施,坡耕地面积大大减少,林草面积增加,植被覆盖和管理因子值显著减少,由退耕还林（草）前的0.1714下降到了退耕还林（草）后0.1592,减小了流域土壤侵蚀;由于退耕还林（草）的实施、气候变化以及水土保持工程措施和耕作措施变化共同影响,单位面积平均土壤侵蚀量由退耕还林（草）前的3 012 t?km-2?a-1增加到了退耕还林（草）后4 671 t?km-2?a-1,年土壤侵蚀总量2314×104 t增加到了3589×104 t。【结论】降雨变化使得研究区土壤侵蚀量增加了71.28%,退耕还林（草）约减少研究区土壤侵蚀量7.84%,二者共同作用使得研究区土壤侵蚀量增加了59.26%,退耕还林（草）政策的实施对减少区域土壤侵蚀的作用是显著的。     

北京郊区土壤有机质含量的时空变异及其影响因素

【目的】揭示土壤有机质时空变化规律及其影响因素，为土壤肥力评价和管理提供指导。【方法】通过收集和实测北京南郊-大兴区1980、1990和2000年3个不同时期耕层土壤有机质含量的资料，应用地统计学方法对共进行分析。【结果】3个时期土壤有机质的平均含量分别为9.64、12.76和12.89 g·kg-1，它们的空间相关距离分别为80.5、59.2和49.0 km，呈递减趋势。大兴区土壤有机质含量空间分布呈北高南低之势。从1980年到2000年，有机质含量表现为由低向高逐级累积的规律，具体变化为有机质含量一级和二级的土地面积从无增加到分别占土地总面积的8.0%和14.3%，含量三级的土地面积从23.0%增加到37.1%，四级土地面积减少很少，约为2.19%，五级土地面积减少幅度最大，为50.4%。【结论】秸秆还田和施用有机肥是有机质含量普遍上升的原因，随着作物产量的不断提高，部分地区的有机质入不敷出，呈下降的趋势，应注意土壤的培肥管理。     

川中丘陵区紫色土坡面土壤侵蚀过程中基本理化性质与磁化率的演变特征

【目的】探索土壤侵蚀强度与磁化率(MS)之间的关系,为利用磁测法研究紫色土坡面侵蚀提供理论依据。【方法】通过土壤侵蚀序列方法,研究川中丘陵区紫色土在坡面侵蚀过程中基本理化性质与磁化率(MS)的演变特征。【结果】结果表明,随土壤侵蚀强度的增加,坡顶和坡中土壤基本理化性质的演变特征存在差异,坡中土壤要比坡顶土壤复杂。在坡顶以0~20 cm土壤层为主要营养物流失层,在坡中则以0~40 cm为主。不同侵蚀强度土壤与未侵蚀土壤相比较,只有坡顶土壤中有机质(SOM)的含量和坡中土壤全钾(TK)的含量达到显著差异,而土壤中其他的养分含量均未达到显著差异。土壤侵蚀对紫色土SOM、N和P的保存不利。表层土壤的MS随土壤侵蚀强度的增加有所下降,但并没有呈现出固定的模式,在本研究区很难借助MS来反演紫色土的侵蚀过程。【结论】川中丘陵地区土壤侵蚀主要体现在坡中,其次是坡顶,且土壤肥力受到显著影响。因此,应在该地区水土保持与生态修复时因地制宜选择适合的侧重点。     

典型农牧交错区土地利用变化对土壤风蚀的影响——以内蒙古四子王旗为例

【目的】干旱半干旱地区的土地利用方式直接影响着土壤风蚀的强度,研究不同时期土地利用方式对土壤风蚀的影响,为新时期国土空间格局合理布局和祖国北疆生态屏障建设提供科学依据。【方法】以地处干旱半干旱区典型农牧交错区的内蒙古四子王旗为例,基于RWEQ模型定量模拟1990-2015年研究区不同时期土壤风蚀模数,分析研究区土壤风蚀变化特征,揭示土地利用变化对土壤风蚀的影响。【结果】1990-2015年四子王旗土壤风蚀情况整体呈现稳趋向好态势,其中1990-2000年,土壤风蚀模数呈上升趋势,年均增长1.34 t/hm~2;2000-2015年,土壤风蚀模数呈下降趋势,年均下降2.59 t/hm~2。【结论】不同的土地利用方式及土地利用结构,产生的土壤风蚀效应不同,有利用趋于生态环境稳定的土地利用结构是降低土壤风蚀强度的主要途径。     

气候变化对陕北黄土高原水土流失的影响

利用"3S"技术探究气候变化对陕北黄高原的水土流失的影响,通过分析2000～2010年陕北黄土高原水土流失的重要影响因子(降雨、植被、坡度、温度、地表风速),结合水土流失评价指标———风险指数,研究气候变化对陕北黄土高原水土流失的影响。结果表明,2000～2010年陕北黄土高原的风险指数呈上升趋势,气候变化对陕北黄土高原水土流失产生了不利影响。因此,开展水土保持工作刻不容缓,以防止生态环境进一步恶化。     

Changes in Ecosystem Service Values on the Loess Plateau in Northern Shaanxi Province, China

The Loess Plateau in northern Shaanxi Province of China covers Yulin, Yan＇an, and Tongchuan cities mainly. The kind of physiognomy is complicated and various, including the transitional region of the sand and wind, the hilly-gully fragile region, the pimple mound region from North to South. Large-scale land reclamation projects that are severely affecting these ecosystems have been implemented. In this paper, we reported an investigation to the changes in land use and ecosystem services on the Loess Plateau in northern Shaanxi Province from 1978 to 2000. We used three LANDSAT TM and/or ETM data sets to estimate the changes in the size of five land-cover/land-use categories, and we also used previously published value coefficients to estimate the changes in the value of ecosystem services delivered by each land category. Finally, we ranked the contribution of various ecosystem functions to the overall value of the ecosystem services, we have estimated that the annual value of the ecosystem services is 56.95 billon RMB yuan in the Loess Plateau in northern Shaanxi Province in 2000. In the region, from 1978 to 2000, the economic value of the fixing carbon was higher, the economic value of water conservation was the lowest, but the economic value of the NPP, fixing carbon, and supplying oxygen accounted for above ninety percent of the total value, obviously the vegetation created the biggest ecosystem service value. We can conclude that future land-use policy formulation should give precedence to the conservation of these ecosystems over uncontrolled reclamation, and that further land reclamation should be based on rigorous environmental impact analyses.     

黄土高原土地利用及生态系统服务时空变化特征研究

全球变化背景下,研究土地利用变化过程对生态系统的影响及相互作用机理,是全面、科学认识生态系统对人类活动和全球气候变化响应的重要支撑。本文选择我国土地利用变化典型区黄土高原为研究区域,在收集相关遥感数据基础上,采用了降水贮存量法、通用土壤流失方程和修正土壤风蚀方程等估算方法,估算了2000—2015年黄土高原水源涵养、土壤保持和防风固沙等主要生态系统服务,分析了2000—2015年黄土高原土地利用和生态系统服务时空变化特征,得出以下结论:2000—2010年黄土高原土地利用变化强度和范围较大,主要以退耕还林还草为主,2010—2015年土地利用变化整体放缓,主要以城市化为主,退耕还林还草为辅;与2000—2010年相比,2011—2015年黄土高原的水源涵养量和土壤保持量有所增加,防风固沙量有所下降,水蚀模数和风蚀模数均有所下降;黄土高原土地利用变化驱动因素主要是国家政策等人类活动因素,生态系统服务年际变化主要是由于气温和降水等气候因子的波动变化,10年或者更长尺度的变化则是由于全球气候变化和土地利用变化双重影响。本文研究可为全球变化下黄土高原生态系统的健康发展提供科技支撑和相关政策建议。     

坡耕地土壤侵蚀对土壤化学性质的影响

运用 137 Cs示踪了陕北安塞试区坡耕地土壤侵蚀量,并以室内分析的方法研究了黄土高原 北部坡耕地土壤侵蚀与土壤性状的关系。研究结果表明,黄土高原坡耕地土壤侵蚀量在 山坡中、上 部是侵蚀最严为强烈的地带,而在坡顶侵蚀较弱,在坡下有土壤堆积;土壤全N、碱解N和 速效K 与水蚀及耕作侵蚀成线性相关;有机质、速效P、阳离子代换量及土壤质地则与水蚀及耕 作侵蚀无 显著相关。     

黄土高原不同降雨量条件下梯田与坡地土壤水分变化特征

[目的]研究不同降雨量下黄土高原坡地和梯田土壤水分的运移及分布情况。[方法]以黄土高原陕西乾县为试验区,通过田间试验,研究不同降雨量条件下梯田与坡地土壤含水量变化情况。[结果]梯田和坡地土壤含水量空间垂直变化分为4个层次:1土壤水分速变层(10~40 cm)。该层梯田土壤含水量大,坡地土壤含水量小。该层受水文气象、耕作措施、冠层覆被等多种因素的影响较大,土壤水分变化较大。2土壤水分缓变层(40~80 cm)。该层土壤水分受诸多因素的影响相对小,土壤水分变化幅度小。该层梯田土壤含水量大,坡地土壤含水量小。3土壤水分过渡层(80~100 cm)。该层坡地土壤水分变化缓慢,而梯田土壤水分变化迅速,即开始由大向小快速突变。4土壤水分相对稳定层(100 cm以下)。该层梯田土壤含水量小,坡地土壤含水量大。[结论]初步掌握了黄土高原乾县的土壤水分变化特征。     

地表干扰恢复措施对宁南黄土丘陵区典型草原土壤水分入渗特性的影响

[目的]探讨黄土丘陵区地表干扰恢复措施对土壤水分入渗特性的影响。[方法]用双环法测定了宁南黄土丘陵区典型草原鱼鳞坑、水平沟和封育3种恢复措施实施5年后土壤水分入渗特性。[结果]鱼鳞坑、水平沟措施使土壤水分入渗速率显著增加,这与地表干扰导致土壤容重和孔隙度增加有关。水分入渗过程适合用Philip入渗公式模拟。[结论]地表干扰恢复措施可提高土壤水分入渗性能。     

近50年来黄土高原中部水土流失的时空演化特征

黄土高原是我国水土流失最严重的区域之一.近50年来,随着全球气候变化和人类活动对地表的影响,水土流失发生了巨大变化.为了揭示黄土高原水土流失的时空演化特征,该文选择了黄土高原中部4种典型地貌区域,以年径流深度和年侵蚀模数为水土流失过程参数,采用波谱分析方法和多元回归分析方法对该地区水土流失的周期和演化趋势进行了探讨,分析了不同地貌区域的水土流失特征及近50年来各地貌区域水土流失的演化过程.结果表明,近50年来,黄土丘陵沟壑区水土流失无明显变化,黄土残塬沟壑区和水土流失较轻的土石山区水土流失总体上都存在着不同程度的持续减弱,而水土流失较轻的黄土山区则表现出总体递增的趋势. 黄土高原各地貌区都存在20～21 a、6～7 a和2～4 a的变化周期. 周期外延和多元回归的混合模型,可以很好地模拟预报黄土高原水土流失的周期波动与总体递变相叠加的演化趋势,可作为黄土高原水土流失监测与预测的有效方法.      

土壤水分变异对降雨和植被的响应

在我国半干旱地区水土流失严重的黄土高原,开展土壤水分的时空变异研究有着极其重要的生态意义,是土地可持续利用的基础。该文利用时间序列分析方法,研究了黄土高原丘壑区降雨、植被对土壤水分特征变化的影响。结果表明,红豆草和豌豆的表层土壤含水量对降雨响应速度快于油松土壤含水量;水分入渗增湿与同期降雨量密切相关;土壤含水量对降雨的响应时间随土层深度的增加而变长。