沿黄丘陵沟壑区柳林县水土保持生态空间划定及时空演化

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黄河流域中游水土流失问题严重,加强中游水土保持是黄河流域未来应该致力的方向,因此,划定水土保持生态空间,对于减少入黄泥沙、改善黄河流域水土保持现状等方面具有重要的作用。本文选择黄河中游沿黄丘陵沟壑区典型县域柳林县为研究对象,立足于景观生态学、土地可持续利用等基础理论,整合气象数据、土地利用等数据,针对沿黄丘陵沟壑区水土流失严重的问题和柳林县的现状进行分析,利用In VEST模型、通用土壤流失方程、GIS空间分析等方法,基于水源涵养空间、土壤保持空间、水土流失敏感性识别和分级,划定水土保持生态空间,分析其2000-2020年时空演化特征。主要研究结果如下:(1)柳林县水源涵养平均深度为50.11 mm,涵养总量为6.45万m~3。极低、低、中、高和极高的水源涵养功能等级面积分别为67.08 km~2、324.35 km~2、426.63 km~2、453.13 km~2、16.1 km~2,占到总面积的比例依次为5.21%、25.2%、33.14%、35.2%、1.25%;水源涵养功能等级整体分配不均匀,中、高等级区占研究区总面积接近70%,低、极高等级占研究区总面积仅6.46%。从空间分布来看,水源涵养功能等级总体分布呈现由北向南逐渐降低的趋势,而且相邻等级相互交错分布,没有集中连片;中部沿三川河走向呈现低和极低等级的条带状分布。从流域来看水源涵养功能重要性等级分布,留誉川流域主要是极低和低等级;三川河流域整体是低、中、高等级交错分布,东部山地区主要以中等级为主;直接入黄流域主要是高等级。(2)柳林县年平均土壤保持量为78.35 t/(km~2·a),土壤保持强度整体较低,只有小部分地区大于130 t/(km~2·a);中部土壤保持强度较高,居于50-100 t/(km~2·a)之间;而西部、南部地区土壤保持强度较低,大都小于30 t/(km~2·a)。柳林县土壤保持强度分级主要是极低和低等级,面积占研究区总面积的54.99%;中等级占总面积的比例分别为18.85%;高等级和极高等级的面积占总面积的26.16%。从空间分布情况来看,研究区土壤保持强度总体呈现东北向西南逐渐降低的趋势,极低、低等级主要分布在研究区西部和南部;中等级主要集中在中部;高、极高等级主要分布在东部和北部大部分地区。从流域分布来看,三川河流域西部沿黄区主要是极低、低等级,东部山地区为高、极高等级,中部城区为低、极低等级;直接入黄流域主要是高等级;留誉川流域主要是低、极低等级。(3)柳林县近80%以上地区为水土流失敏感区,敏感等级以高度敏感和极敏感为主。2000年高度敏感区和极敏感区占研究区总面积的42.54%和16.25%,而在2010年高度敏感区和极敏感区占研究区总面积的比例为45.01%和20.22%;2020年高度敏感和极敏感区占研究区总面积的比例为48.52%和25.41%;随时间变化均呈现轻微的增加趋势。不敏感区、轻度敏感区和中度敏感区占比较小,主要集中在西部沿黄区和三川河沿岸。从流域来看,三川河流域水土流失敏感性从东部山地区到西部入黄区逐渐降低,河道沿岸水土流失敏感性等级为不敏感;留誉川流域水土流失敏感性等级主要集中在高度敏感;直接入黄流域水土流失敏感性等级主要是中度敏感和高度敏感。柳林县2000-2020年水土流失敏感性等级中不敏感、轻度敏感和中度敏感区面积持续减少,而高度敏感和极敏感区面积逐渐增加。(4)研究区2000-2020年水土保持生态空间总体集中在研究区的南部和东部地区,占到了研究区近67%的面积。从综合分区结果来看,2000年水土保持生态空间占全县总面积的60%,一般区和重点区占研究区的总面积为32.12%和14.67%,核心区仅占研究区总面积的13.2%;而2010年水土保持生态空间占到了研究区总面积的70%,其中一般区、重点区和核心区分别占研究区总面积的比例为37.85%、21.14%和11.01%;2020年水土保持生态空间占研究区总面积为68%,其中一般区、重点区和核心区分别占研究区总面积的比例为35.75%、21.42%和10.83%。水土保持生态空间面积整体表现为先增加后减少的趋势,但核心区面积一直是减小的趋势。柳林县水土保持生态空间主要分布在沟间区,这与当地沟壑纵横的地形地貌相吻合,重点区和和核心区主要分布沟间区的陡坡区,调查中发现这个区域分布有很多坡耕地;一般区主要分布在河流或者沟道沿岸坡度较缓的区域。
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