论文部分内容阅读
在人口持续增长、经济快速发展且全球变化的趋势中,人类对生态系统服务的需求量持续增加,导致大多数生态系统服务供不应求。在调整生态系统的结构与功能以提高和维持区域生态系统服务的同时,人类活动的频繁干扰造成了景观格局快速而剧烈地变化,影响到生态系统提供服务的能力,不利于生态系统服务的可持续发展。土壤为人类提供着大量的生态系统服务,同时也是多种生态系统服务形成与产生的基础。在过去50年中,水土保持等调节服务和支持服务的下降速率较高,土壤侵蚀日益严重。在这样的大背景下,如何有效地调整景观格局、管理生态系统,提高土壤保持量,成为一个亟待解决的问题。本文选取伊河流域上游的栾川县为研究区域,从景观格局变化入手,分析了研究区19952015年的土地利用变化,及各景观要素类型间的转移情况;运用修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)模拟研究区内的土壤侵蚀过程,并分别计算1995年、2005年和2015年的土壤侵蚀量和土壤侵蚀模数;通过相关性分析揭示各景观要素类型与土壤保持量之间的关系,以探讨20年中栾川县景观格局变化对水土保持服务的影响。研究结果显示:1)栾川县土壤侵蚀量较高。1995年、2005年和2015年的土壤侵蚀模数分别为1210.52t?hm-2?a-1、61.23t?hm-2?a-1和653.09t?hm-2?a-1;土壤侵蚀量分别为5.84×107t、3.81×107t和3.38×107t,这也与研究区海拔高差较大、地形复杂多变且降雨充沛,两侧山谷向中间产流的特点有关。2)不同景观要素类型对水土保持服务的影响也有差异。各景观要素类型的土壤保持量依次为:林地>草地>耕地>未利用地>城乡、工矿、居民用地。因林地植被覆盖度高、植被类型丰富,土壤保持功能最好;而城乡、工矿、居民用地地表不透水区域面积较大,降雨多随地表径流汇入水体,无法渗入土壤,所以土壤保持能力较差。3)19952015年间,栾川县土壤保持功能总体在逐渐稳步提升。其中,1995年全县土壤侵蚀强度呈轻度侵蚀,但是经过“退耕还林”、“飞播育林”等一系列人工调控,2005年和2015年全县土壤侵蚀强度已降低至微度侵蚀。这也说明栾川县在这20年间的土壤保持工作成效显著。4)将景观要素类型面积与土壤侵蚀量进行相关性分析可以发现,耕地、草地面积均与土壤侵蚀量呈显著负相关(P<0.05),而林地和城乡、工矿、居民用地的面积与土壤侵蚀量的相关性不显著。5)不同景观要素类型的土壤养分保持量也存在差异。通过对氮、磷、钾三种元素进行分析,可发现各景观要素类型的土壤养分保持量为:林地>草地>耕地>城乡、工矿、居民用地。栾川县是国家级生态县,也是河南省内天然林保存最好的区域之一,这也愈发凸显了保护栾川县生态系统的重要性和必要性。土壤侵蚀量受植被盖度、降水量、土壤结构、人类干预等的影响,任何因素的变化都能引起土壤侵蚀强度发生变化。由景观格局变化入手对土壤侵蚀情况变化进行研究,能够更好地理解不同景观要素类型对水土保持服务做出的贡献,有助于水土保持服务的可持续性发展。同时,适当的人类干预,调整生态系统结构,合理增加植被覆盖面积、保护植物生物多样性,都有助于土壤保持功能的提高,这也为栾川县的土地利用规划和生态系统管理决策提供了理论支持。