【摘 要】
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中国南方红壤区具有优越的水热资源,为果园发展提供了良好的自然条件。果园产业在国家和当地政府的扶持下得到大力发展,大规模的果园扩张给当地居民带来了可观的经济收入。但是,果园扩张导致的景观结构单一化也可能给当地的生态环境带来不利影响。果园扩张对原生植被的破坏可能会改变流域水文连通性,进而影响流域侵蚀产沙。因此,模拟流域未来果园扩张发展情景,并分析果园扩张对水文连通性与产沙量的影响,可为流域管理以及区域
【基金项目】
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国家自然科学基金重点项目（41930755）；
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中国南方红壤区具有优越的水热资源,为果园发展提供了良好的自然条件。果园产业在国家和当地政府的扶持下得到大力发展,大规模的果园扩张给当地居民带来了可观的经济收入。但是,果园扩张导致的景观结构单一化也可能给当地的生态环境带来不利影响。果园扩张对原生植被的破坏可能会改变流域水文连通性,进而影响流域侵蚀产沙。因此,模拟流域未来果园扩张发展情景,并分析果园扩张对水文连通性与产沙量的影响,可为流域管理以及区域生态和经济的共赢提供理论依据。本研究以江西省羊信江流域为研究对象,应用CA-Markov模型模拟了未来不同果园扩张情景（自然发展情景、约束扩张情景和极端扩张情景）的土地利用分布格局,分析了果园扩张对流域水文连通性的影响,进一步估算了流域土壤侵蚀模数和产沙量,定量评估了流域水文连通性变化对侵蚀产沙的影响。本研究得到以下结论:（1）2001-2015年,羊信江流域耕地面积减少了28.24 km~2,林地面积和果园面积分别增加了3.32 km~2和23.22 km~2。利用CA-Markov模型预测羊信江流域不同果园扩张情景下的土地利用分布格局,结果表明:自然发展情景的果园面积从8.09%增加到17.99%,主要由林地转变而来。约束扩张情景中,耕地面积得到保护,果园扩张面积从46.03 km~2增加到了80.24 km~2。极端扩张情景下,果园面积达到40.37%,耕地面积和林地面积显著减少。此外,三种情景下果园扩张的区域主要分布在坡度平缓、地势较低的区域。（2）土地利用变化显著影响了流域水文连通性,连通性指数（IC,index of connectivity）均值从2001年的-3.90下降到2015年的-4.00。土壤侵蚀量的变化范围为1.96×10~5 t a-1～6.35×10~5 t a-1,产沙量从2001年的1.40×10~5 t a-1减少到2015年的9.33×10~4t a-1,通过结合IC和RUSLE模型估算了2001-2015年流域产沙量,将其与流域实测值进行拟合,两者拟合的纳什系数为0.43,威尔莫特一致性指数为0.68,决定系数为0.53,表明估算结果可以接受。（3）不同果园扩张情景下的流域水文连通性具有较大差异,与2015年相比,自然发展情景、约束扩张情景和极端扩张情景下的IC均值分别增加了9.25%、10.5%和20%。进一步对流域水文连通性进行分级比较发现,三种果园扩张情景中IC快速增加的区域一般对应于林地转化为果园的区域,IC快速减少的地区一般分布在耕地转变为果园的地区。此外,这些水文连通性变化幅度较大的区域主要分布在羊信江流域的干流附近以及流域上游部分地区。自然发展情景、约束扩张情景和极端扩张情景的平均产沙量分别为1.63 t ha-1 a-1、1.68 t ha-1 a-1和1.64 t ha-1 a-1。极端扩张情景的产沙量仅比自然发展情景增加了0.7%。综上所述,结合IC指数与RUSLE模型可准确模拟流域产沙量。流域果园扩张有助于水文连通性的增加,但是由于土壤侵蚀量的降低,产沙量对果园扩张的响应并不敏感。情景模拟结果表明适度的果园扩张（不超过40%）可能并不会引起流域产沙量的大幅度增加。
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