延安市土地利用变化及其土壤保持功能效应研究——基于InVEST模型的应用

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区域的土壤侵蚀状况和生态系统的土壤保持功能不仅与降雨强度、土壤性质、地形条件等自然因素密切相关,还受人为活动等因素的影响。对于延安市来说,大规模退耕还林工程的实施显著影响了当地的土地利用状况及植被覆盖条件,从而引起了区域土壤侵蚀量及保持量的改变。本文分析了延安市十五年来的土地利用变化,并在此基础上,采用InVEST模型即生态系统服务功能与权衡交易综合评价模型中的“泥沙输移比”模块,对延安市退耕还林前后2000年和2015年的土壤侵蚀量、土壤保持服务功能及其价值进行了评估,并探讨了土地利用变化对土壤侵蚀及土壤保持服务功能的影响。得出结论如下:  (1)2000~2015年,延安市的土地利用类型均以林地、草地和耕地为主,三者占全市面积的90%以上。十五年间各土地利用类型均发生了显著变化,其中林地的面积增幅最大,耕地面积大幅减少。林地主要分布于10°以上的缓坡和陡坡地上,15年来林地面积在各坡段上均有增加且在大于25°的陡坡地上增加最为显著;草地在各坡段上的分布及变化与林地较为一致;耕地各坡段面积均是减少的,且在大于25°的陡坡上几乎全部退耕;城镇用地大多分布于15°以下,15年来各坡段面积比例变化不大,但各坡段面积均处于增加状态;水域面积集中分布在10°以下坡段,且各坡段上面积均有增加。15年间延安市各地类之间转换较为频繁,退耕还林工作主要经历退耕还草、退耕还林、草地逐渐转为林地的循序渐进过程。  (2)延安市2000年及2015年的土壤侵蚀总量分别为220.06×106t,138.37×106t。其土壤侵蚀强度的空间分布特征较为明显,微度侵蚀和轻度侵蚀主要集中分布在延安市南部的低山丘陵区及黄土沟间地貌区,强度、极强度和剧烈侵蚀主要分布在东北和西北部的黄土丘陵沟壑区。延安市土壤侵蚀强度随着坡度的增大而呈增强的趋势,但十五年间强度、极强度和剧烈侵蚀在各坡段上的面积均有不同程度的减少且面积向较陡的坡段集中,说明了治理土壤侵蚀的关键和难点主要在大于25°的陡坡上。延安市15年间共有18792.22km2的不同土壤侵蚀类型面积发生了转换,占区域面积的51.21%。整体来看,15年间各侵蚀强度类型均有向低等级侵蚀强度类型转换的趋势。耕地面积的减少对强度、极强度、剧烈侵蚀面积的减少占主导作用,而林地、草地面积的增加是区域内微度侵蚀和轻度侵蚀面积增加的主要因素,草地面积的变化也对区域内中度侵蚀面积增加起主导作用。  (3)延安市2000年和2015年的土壤保持总量为771.60×106t和849.33×106t,各子流域的土壤保持强度集中分布在100t/hm2~200t/hm2和200t/hm2~300t/hm2之间,二者之和占80%左右,此外,十五年间土壤保持量较高等级(>200t/hm2)的面积均有不同程度增加。延安市的土壤保持功能分布总体呈现由东北向西南增加的趋势,较高值出现在西南土壤侵蚀强度较低的区域和西北土壤侵蚀较高的区域。延安市的土壤保持量及单位面积土壤保持量均随着坡度的增加而增加。2000年和2015年的土壤保持功能价值分别为861.63亿元和940.45亿元,各区县的单位面积土壤保持功能价值均值为2.43元/平方米,各地类中林地、草地的单位面积土壤保持价值最大,均值分别为2.73元/平方米、2.43元/平方米。各地类的单位面积土壤保持量均为林地>草地>耕地>水域>城镇>裸地,且15年来各地类的土壤保持模数均有不同程度的增加,林地和草地的土壤保持效果最佳,均在200t/hm2以上。在土地利用类型发生变化的区域,草地向林地、耕地的转移,以及耕地向林地、草地的转移是区域土壤保持功能增加的主要动力和因素。
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