丹江口库区2010-2020年土壤保持功能时空特征及其影响因素

[目的] 评估丹江口流域土壤保持功能时空变化及其影响因素,为南水北调中线工程水源地水土流失治理模式的确立以及流域水土保持与生态系统安全管理提供科学依据。[方法] 采用InVEST模型和地理探测器方法分别对丹江口库区2010,2015和2020年土壤保持功能时空变化特征及其影响因素进行定量分析。[结果] ①丹江口库区2010—2020年实际土壤侵蚀量呈递减趋势,土壤侵蚀等级逐渐向微度侵蚀转变,且各年间空间分布趋势基本一致。②丹江口库区2010,2015和2020年土壤保持量分别为6.25×10⁹ t,6.62×10⁹ t和7.12×10⁹ t,呈逐步上升的趋势,表明库区土壤保持功能不断增强。③不同海拔范围土壤保持功能具有差异,较高海拔地区土壤保持量较高（如东北部伏牛山、西部秦岭、西南部武当山）,低海拔区土壤保持量较低（如丹江口水库周边地区）。不同土地利用类型土壤保持能力亦差异较大,以林地最高,其次为灌草地、园地和耕地。④地理探测器分析结果显示,丹江口库区土壤保持功能变化主要受地形因子的影响。[结论] 近年来丹江口库区土壤保持功能总体趋势持续好转,部分区域土壤保持量仍较低,未来应继续推进退耕还林（草）工程建设,重视和保护土壤保持能力较强的林地和灌草地,从而增强库区土壤保持功能。     

哈尔滨市土壤保持服务价值时空演变及其驱动力

[目的] 土壤侵蚀是全球性的重要环境问题,严重制约了人类的生产和生活。定量研究土壤保持服务价值为区域水土保持措施的制定,哈尔滨市水土保持功能分区规划提供科学依据。[方法] 基于InVEST模型泥沙输移比例模块,对哈尔滨市2000,2010,2020年的土壤侵蚀量和土壤保持量进行评估,借助空间自相关法分析土壤保持量的空间聚集类型,并利用参数最优地理探测器揭示其空间异质性形成的驱动力。[结果] ①2000,2010,2020年哈尔滨市土壤保持量分别为2.18×10⁹,2.07×10⁹,2.77×10⁹ t,呈现先减少后增加的趋势,整体呈现"西低东高"的空间分布格局; ②土壤保持量呈现强烈的空间正相关,以低-低聚集和高-高聚集类型为主,低-低聚集类型面积呈现下降趋势,而高-高聚集类型则呈现先降低后上升的趋势; ③高程、降水量和坡度对哈尔滨市土壤保持量空间异质性的解释力最强,平均解释力分别为0.225 9,0.198 9,0.180 4,其中坡度和降水量与其他因子的交互作用,是研究区解释力最强的交互因素。[结论] 哈尔滨市应加强对城市西部和松花江沿岸的水土治理,同时维持城市北部和东部良好的水土状况,避免大规模的人类干扰活动。     

延河流域典型治理阶段的土壤保持功能时空变化及驱动因素分析

[目的]探究黄土高原所进行的退耕还林(草)及治沟造地等典型治理工程的生态系统水土保持功能时空变化及其驱动因素,对于黄土高原进一步发展具有重要指导作用。[方法]通过构建延河流域InVEST生态服务功能模型和地理探测器的方法,在验证的基础上,研究了典型治理阶段流域的生态系统土壤保持功能。[结果](1)在时间变化上,与退耕还林前(1990—2000)相比,退耕还林期(2000—2010)和退耕还林+治沟造地期(2010—2017)的多年平均土壤保持量分别增加了32.29%,55.61%,年均增加4.92×10⁶ t;(2)在空间分布上,林草地和治沟造地的面积增加区域与土壤保持量增加区域具有一致性,治沟造地工程使得延河流域耕地整体的土壤保持能力提高,单位造地面积的土壤保持量增加7 t/hm²。土壤保持量随坡度、高程的增加呈现先增加后减少的趋势,在海拔1 200～1 500 m,坡度15°～25°范围内土壤保持总量占年总土壤保持量比例较高。[结论]土地利用类型的变化是影响土壤保持空间分布格局的主要驱动因子。延河流域土壤保持功能时空变化的驱动因素分析为黄...     

赣南地区土壤保持功能的时空变化特征

[目的]分析赣南地区土壤保持功能时空特征,为提升该区土壤保持能力和维护南方丘陵生态安全屏障提供科学依据。[方法]利用InVEST模型,计算2000,2010,2018年赣南地区不同土地利用类型、不同高程、不同坡度、不同县域的土壤保持强度,分析土壤保持强度与NDVI空间相关性和赣南地区土壤保持功能时空特征。[结果](1)2000—2018年,研究区耕地、灌林地、水域和未利用土地面积都处于减少趋势,城镇用地和农村居民地面积都有较大的增长。(2)土壤保持强度由189.93 t/(hm²·a)上升为190.50 t/(hm²·a),其中有林地土壤保持强度最高,并由259.85 t/(hm²·a)上升为262.03 t/(hm²·a)。(3)赣南地区土壤保持强度呈现四周高、中部低的分布格局,随海拔升高先升高再降低,随坡度升高而升高。(4)土壤保持强度与NDVI在双变量局部空间自相关分析中呈现显著正相关(p<0.01),高高集聚区在赣南地区北部、西部及南部;高低集聚区为中部地区(于都县);低低集聚区为高经...     

基于InVEST模型的门头沟区生态系统土壤保持功能研究

人类不合理的土地资源开发所导致的土壤侵蚀成为山区生态系统关注的热点和焦点问题。选择生态涵养与土壤侵蚀并存的北京市纯山区门头沟区为研究区域,在分析2005—2013年门头沟区土地利用与土地覆被变化的时空差异的基础上,采用了InVEST模型对区内生态系统的土壤保持功能进行了定量分析和动态评估。研究表明:（1）2005—2013年,门头沟区耕地、林地和水域、未利用地面积减少,园地、草地、建设用地增加;耕地和园地变化显著,耕地主要转为园地、林地和建设用地;园地主要由耕地和林地转化而来。（2）2005—2013年,门头沟区土壤保持能力和保持量均呈增加趋势,单位面积土壤保持能力由87.41 t/（hm²·a）增加到113.56 t/（hm²·a）,土壤保持量增加了377.38万t,土壤侵蚀量减少了23.42万t;受土地利用与土地覆被变化、降雨侵蚀力以及植被覆盖度影响,西北、东北地区土壤保持功能增强,西南地区减弱,东部地区基本不变。（3）不同土地利用与土地覆被类型的土壤保持能力排序为:林地 > 草地 > 未利用地 > 建设用地 > 耕地 > 园地 > 水域;2005—2013年,不同土地利用/覆被类型的单位面积土壤保持能力均呈增加趋势;除耕地外,其他地类的土壤保持总量均呈增加趋势。     

甘肃白龙江流域生态系统土壤保持功能时空变异及其影响因子

土壤保持是生态系统提供的调节服务之一,在缓解区域侵蚀和维持生态安全等方面发挥着重要作用。基于InVEST模型和地理探测器等方法,开展了甘肃白龙江流域生态系统土壤保持功能时空变异及其影响因子分析。结果表明:（1）2002—2014年流域生态系统土壤保持功能不断增强,但空间格局变化不大;（2）各土地利用类型、海拔、坡度及坡向上土壤保持功能均有所提升,且保土功能增幅表现出随海拔抬升而减小,随坡度递增而增加的趋势;（3）降水量变化是流域土壤保持功能变化的主要因素,其与农作物单产变化、土地利用类型变化分别交互后的因子影响力较大。由于降水具有不可控性,因此,降低人类农业活动干扰,增加植被覆盖有利于甘肃白龙江流域土壤保持功能的提高。研究结果可为西北山地流域土壤保持和生态系统管理提供参考。     

长吉图地区土壤保持服务功能时空变化与供需匹配

[目的]依据长吉图地区土壤保持服务功能时空变化及其供需匹配特征,辨别区域内不同土壤修复治理需求,为推进区域土壤生态环境保护有效落实提供科学依据。[方法]利用InVEST模型,定量评估2000,2010,2020年3期长吉图地区各地市、县区的土壤保持服务功能,分析土壤保持服务供需及其时空变化匹配状态关系,以识别亟需采取针对性管理的优先区域并制定土壤整治策略。[结果] 2000—2020年长吉图土壤保持强度为0.00～2 590.42 t/km²,减少侵蚀服务功能为0.00～1 544.23 t/km²,泥沙持留服务功能为0.00～2 452.20 t/km²,区域间土壤保持服务水平差异显著,具有明显的时空分异特征;研究区供需匹配情况较平衡,未出现低供给高需求匹配类型;区域土壤保持服务供需变化匹配关系包括供需同增/供增需减可持续,供需同减/供减需增不可持续4种类型。亟需治理的不可持续区域比例逐年扩大,截至2020年分别为68.15%(减少侵蚀),72.57%(泥沙持留),集中于研究区东侧以及西侧的中间部分,土壤保持服务弱化显...     

基于InVEST模型的渭河流域干支流生态系统服务时空演变特征分析

渭河作为黄河的最大支流,是生态保护建成区重点之一,对其生态系统服务研究有利于实现流域内高质量发展和生态保护之间的平衡关系,保持流域生态系统服务功能,促进流域生态系统恢复.基于InVEST模型分析渭河流域2000—2018年5期土地利用和干支流生态系统服务时空动态变化,采用相关性分析水源涵养、土壤保持和生物多样性之间的权...     

基于InVEST模型的祁连山国家公园碳储量时空分布研究

[目的] 研究祁连山国家公园碳储量及其时空分布,分析土地利用变化对陆地生态系统碳储量的影响,为提升国家公园生态价值、调整生态工程及土地管理政策提供科学依据。[方法] 结合土地利用变化动态指数和土地转移矩阵分析国家公园生态破坏和生态恢复前后的土地利用变化,然后基于InVEST模型Carbon模块,以土地利用遥感影像和碳密度为模型运行数据,计算土地利用变化导致的碳储量变化。[结果] ①祁连山国家公园1980,1990,2000,2010,2018年的碳储量分别为9.07×10⁸,9.07×10⁸,9.07×10⁸,9.16×10⁸,9.17×10⁸ t,呈现“先减后增”的趋势,累计增加9.86×10⁶ t。②碳储量空间分布与土地利用类型有一定联系。碳储量较高的地区主要集中在公园东段和中段东侧,以林地为主;碳储量较低的地区主要集中公园西段和中段西侧,以未利用地为主。③1980—2018年生态正向演变下的土地利用变化（耕地、草地和未利用地转为林地,耕地和未利用地转为草地,未利用地转为水域）是国家公园碳储量增加的主要原因。[结论] 巩固实施生态工程,着重保护草地资源、调整土地管理政策等方式能够有效促进生态系统正向演变,优化土地利用结构,有利于祁连山国家公园陆地生态碳储量的增加。     

基于InVEST模型的生态系统土壤保持功能研究——以福建宁德为例

基于InVEST模型,对宁德地区生态系统土壤保持功能的空间特征及其影响因素进行了分析。结果表明:宁德地区土壤保持总量为9.35×10⁸ t/a,单位面积土壤保持量为695.3 t/（hm²·a）,空间上呈现中部高,东北部次之,西南部低的分布格局,各县市差异显著;各生态系统土壤保持能力从大到小依次为:灌丛 > 林地 > 草丛 > 旱地 > 园地 > 水田 > 红树林 > 草本湿地 > 城镇,自然生态系统优于人工生态系统;除自然因素外,社会经济的迅速发展也是影响土壤保持功能的重要因素,其中单位面积GDP、单位面积第一产业生产总值、人口密度、第一产业劳动力密度、交通网络密度以及耕地比例与单位面积土壤保持量负相关,林地和草地的比例与土壤保持功能正相关。可见,宁德地区土壤保持功能差异性显著,并且与社会经济发展存在紧密联系,因此,在今后的发展中要权衡社会经济发展与土壤保持功能的关系,促进经济和生态环境和谐发展。     

基于InVEST模型的低山丘陵区土壤侵蚀变化与驱动因素分析

山区最为严峻的生态威胁为土地不合理利用导致的水土流失。为探究山区水土流失时空分布规律及驱动因素,以迁西县为例,利用GIS与InVEST模型定量估算研究区的土壤侵蚀时空变化特征,并通过地理探测器剖析土壤侵蚀的主要驱动因子,以期为区域社会经济与生态环境协调发展提供决策支撑。结果表明:(1)1990年、2000年、2010年与2020年的土壤侵蚀量分别为1.25×10⁷ t,1.41×10⁷ t,1.77×10⁷ t与2.00×10⁷ t,呈不断上升趋势,且在空间上均呈北高南低的分布格局;(2)土地利用类型是土壤侵蚀的最主要驱动因素,工矿用地与未利用地是区域土壤侵蚀风险较高区域,其他因子作用由强至弱依次为坡度、土壤类型、植被覆盖度、降雨;(3)因子间交互作用结果对土壤侵蚀的解释力均大于单一因子的解释力,其中用地类型与其他因子的交互结果对土壤侵蚀的解释力最强。基于以上分析,文章最后提出水土流失治理的措施:加强工矿用地生态修复整治与未利用土地生态保护,植树造林增强其地表植被覆盖度; 控制板栗经济林扩张规模,恢复林下草皮,>25°坡耕地退耕还林还草。     

祁连山不同林地类型土壤特性及其水源涵养功能

对甘肃祁连山4种不同林地类型的土壤特性、凋落物持水量、林地土壤蓄水性能、土壤渗透性能等进行了研究.结果表明,林地内土壤容重和孔隙度(0-60 cm)差异较大,容重大小依次为:牧坡草地＞祁连圆柏林＞高山灌丛林＞青海云杉林;总孔隙度大小依次为:青海云杉林＞高山灌丛林＞祁连圆柏林＞牧坡草地.林地间凋落物的最大持水量和最大持水率表现一致,趋势表现为:高山灌丛林＞青海云杉林＞祁连圆柏林＞牧坡草地.不同林地间土壤非毛管孔隙持水量差别较大,4种林地的土壤非毛管孔隙持水量由大到小依次为:青海云杉林＞高山灌丛林＞祁连圆柏林＞牧坡草地.有效涵蓄量大小与土壤涵蓄降水量一致,4种林地变化范围为184.98～222.27 mm,大小顺序依次为:青海云杉林＞牧坡草地＞高山灌丛林＞祁连圆柏林.     

基于InVEST模型的青弋江流域土壤侵蚀与影响因素研究

为探究安徽省青弋江流域土壤侵蚀的演变规律和驱动因素,采用InVEST模型对该流域2000—2018年的土壤侵蚀特征开展了研究,量化了不同土地利用类型、海拔、坡度下土壤侵蚀状况,并借助地理探测器对流域土壤侵蚀影响因素进行分析。结果表明：(1)2000年、2010年、2018年该流域平均土壤侵蚀模数分别为15.29,14.14,10.74 t/(hm²·a),侵蚀总量分别为1.08×10⁷,1.00×10⁷,0.76×10⁷ t,呈现逐渐减小特征;(2)流域内土壤侵蚀空间差异显著,呈现“北低南高”的分布格局;(3)不同土地利用类型土壤侵蚀模数大小表现为裸地>草地>林地>耕地>建设用地>水体,全流域林地侵蚀量最大,占总侵蚀量的73.71%;(4)地形因子对流域内土壤侵蚀存在显著影响,坡度是青弋江流域土壤侵蚀主导因子,因子间交互作用对土壤侵蚀的解释力均大于单因子,其中坡度与年降水量和土地利用的协同作用解释力最强,分别达22.93%和22.29%;(5)坡地坡度降缓及增加草地和林...     

基于InVEST模型的大凌河上游汇水区水源涵养功能评估

[目的]对流域生态系统产水功能进行定量评估及空间表达,为流域水资源优化配置,水资源可持续管理及提高生态效率提供科学支撑。[方法]以2015年大凌河上游汇水区作为研究区,基于权衡多重生态系统服务、保护与发展的决策支持系统模型(InVEST模型)中的水源涵养模块(Water Yield),对大凌河上游汇水区水源涵养功能定量评价,分析其空间分布特征,对水源涵养量进行归一化处理,识别其水源涵养等级。[结果](1)2015年大凌河上游地区水源涵养总量达1.82×109 m3,水源涵养量空间异质性明显。(2)归一化处理结果表明,水源涵养较高等级区位于喀喇沁左翼蒙古族自治县中部、北部,水源涵养较低等级区位于内蒙古宁城县及敖汉旗北部、河北省平泉县。水源涵养中等级面积广泛,占据研究区面积的34.7%。(3)喀喇沁左翼蒙古族自治县、朝阳县西南部为重要水源涵养区,应加强水源管理与保护。[结论]土地利用类型、气候因子、土壤质地等因素对水源涵养空间异质性有重要影响,水源涵养量空间分布不均且差异显著。