【摘 要】
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黄土高原是全球公认的土地退化最为严重的地区之一,制约着该区经济社会可持续发展和生态环境安全。近年来,中央政府高度重视黄土高原区的土地退化问题,持续采取了一系列生态环境治理和保护工程如三北防护林、退耕还林还草、修建淤地坝、修筑梯田等来改善生态环境问题,这一系列措施所取得的生态效益已经通过植被覆盖的提高被公众认可。但土地生态系统的稳定性是由多种自然及人为因素决定的,近年来黄土高原区局部出现的水资源承载
【基金项目】
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国家自然科学基金(编号:41877007); 陕西省创新能力支撑计划(编号 2022PT-28);
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黄土高原是全球公认的土地退化最为严重的地区之一,制约着该区经济社会可持续发展和生态环境安全。近年来,中央政府高度重视黄土高原区的土地退化问题,持续采取了一系列生态环境治理和保护工程如三北防护林、退耕还林还草、修建淤地坝、修筑梯田等来改善生态环境问题,这一系列措施所取得的生态效益已经通过植被覆盖的提高被公众认可。但土地生态系统的稳定性是由多种自然及人为因素决定的,近年来黄土高原区局部出现的水资源承载力下降、土壤干旱严重、泥石流现象频发、植被死亡等现象又增大了土地退化的风险,因此植被覆盖的改善是否意味着土地退化敏感性的降低是该区域急需关注的重要科学问题,有必要对黄土高原区退耕还林以来土地退化敏感性开展评价和监测,旨在了解土地退化敏感性的时空演变格局及其影响因素,从而为下一步的工农业生产布局及生态环境高质量发展提供理论参考。基于此,本研究从土地退化的自然及人为影响因素出发,基于遥感、地形、土地利用、土壤、气候、社会经济等多源数据,构建黄土高原区土地退化敏感性评价指标体系,综合运用GIS等技术方法,评价2000、2010和2019三个年份土地退化敏感性的时空变化特征,基于地理探测器探索土地退化敏感性时空变异的驱动因素,界定各变化因子对退化敏感性变化的贡献率,进而为黄土高原区乃至我国西北地区的土地退化敏感性监测和土地整治决策提供理论支撑,对生态脆弱敏感区的土地利用和资源环境可持续发展具有积极的借鉴意义。取得的主要结果如下:(1)构建了黄土高原区土地退化敏感性评价指标体系。本研究按照科学性、综合性、可获得性和代表性原则,从土壤、地形、土地利用、气候、植被和社会经济指标等方面,进行指标因子选取,并采用熵值法获得各指标因子对土地退化敏感性的权重。结果显示,土壤、气候和植被指标均占据较大权重,以土壤有机质含量因子权重最大;土地利用类型、植被覆盖度、土壤可蚀性k值、土壤砂粒含量、冬春季≥6m/s大风天数、降水量和湿润度指数等指标因子权重值相当;地形因子权重值次之,社会经济因子权重值最小。土地退化敏感性单因子评价结果显示,不同指标因子敏感性空间分布虽不完全一致,但相互之间仍存在一定的空间相似性,如降水和植被覆盖度,降水和湿润指数,土壤可蚀性k值和土壤砂粒含量。(2)评价了20年来黄土高原区土地退化敏感性时空变化特征。从时间变化来看,2000、2010和2019年均为中度敏感性土地面积占比最大,分别为54.30%、59.85%、69.53%,所占比例逐渐扩大;土地退化敏感性动态变化率显示,轻度敏感性土地面积增加速率最大,为2.26%。从空间变化来看,2000-2019年土地退化敏感性具有明显的空间分异特征,整体上呈现出由西北向东南逐渐减轻的趋势,其中,中度敏感性在空间分布上占据主导地位,主要分布在研究区内的山西大部分地区、陕西延安市以南地区以及青海、甘肃、河南地区。从敏感性等级转移来看,由极高度敏感和高度敏感逆转为中度敏感性土地面积最大,占比80.19%。从土地退化敏感性重心迁移来看,不同类型敏感性重心迁移主要是向西和向北方向迁移,且以陕西省范围内活动为主。(3)探究了基于地理探测器的黄土高原区土地退化敏感性时空变化的驱动力。基于单因子变化趋势,发现降水量和植被覆盖度空间变化的相似性极大地抑制了其他因子对黄土高原区土地退化的影响。地理探测器结果显示,在因子探测中,自然因素(降水量、植被覆盖度、冬春季≥6m/s大风天数)对土地退化敏感性的解释力较高,土地利用类型的解释力一般,国内生产总值和人口密度的解释力较小;在生态探测中,土地利用类型、植被覆盖度、降水量、冬春季≥6m/s大风天数对黄土高原区2000-2019年土地退化敏感性的影响更为显著,人口密度、国内生产总值对土地退化敏感性的影响不大;在交互作用探测中,黄土高原区土地退化敏感性的时空分布结果是多种因子共同作用的结果,而非单一因子作用,且各驱动因子之间的关系为双因子增强型或非线性增强型关系。(4)讨论了黄土高原区土地退化防治的生态建议。基于不同类型敏感区来说,黄土高原区土地退化不敏感区和轻度敏感区植被条件较好,受人类活动影响较小,可以在可持续发展道路上进一步提高土地利用和开发程度;中度敏感区植被较差,受环境影响较大,应进一步加强土地退化防治;高度敏感区条件恶劣,生态环境脆弱,应考虑限制土地的开发利用;极高度敏感区人口密度小,少雨干旱,需加强退耕还林(草)工程实施,防风固沙,原则上不宜进行大型工程建设。基于敏感性提高区来说,由轻度敏感性向中度敏感性转化的区域可以依据气候和地下水供给情况,因地制宜,实施退耕还林还草,控制人口增长速度,减小土地压力;中度敏感性向高度敏感性转化的区域,一方面应加强对生态恢复理论的研究,增大生态恢复投资力度,保证相关政策的落实;另一方面,应科学规划植被类型,全面实施退耕还林保护工程;同时,还需进一步加强对水资源的综合利用与管理。
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