【摘 要】
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识别现状自然条件和人类干扰背景下生态系统的抗干扰能力强弱是国家生态文明建设重大战略的重要组成部分。为了保护黄土高原区的生态环境,进而实现人与自然的和谐相处,本研究以我国黄土高原不同地貌类型区生态环境问题较为严峻的5个典型小流域(泥河沟、泉家沟、王东沟、枣子沟与纸坊沟)作为研究区,在经过“六五”至“九五”近20年的综合治理后,对其生态敏感性状况与水土保持价值的时空演变特征进行探讨与研究。本研究在研究
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识别现状自然条件和人类干扰背景下生态系统的抗干扰能力强弱是国家生态文明建设重大战略的重要组成部分。为了保护黄土高原区的生态环境,进而实现人与自然的和谐相处,本研究以我国黄土高原不同地貌类型区生态环境问题较为严峻的5个典型小流域(泥河沟、泉家沟、王东沟、枣子沟与纸坊沟)作为研究区,在经过“六五”至“九五”近20年的综合治理后,对其生态敏感性状况与水土保持价值的时空演变特征进行探讨与研究。本研究在研究构建研究区生态敏感性评估指标体系的基础上,结合典型小流域自然环境特点和人类活动干扰情况,选取坡度、起伏度、土壤侵蚀状况、土地利用类型和植被覆盖状况等5个敏感性因子,运用遥感和地理信息系统技术,引入熵权法确定权重并构建典型小流域生态敏感性综合评价模型,同时运用转移矩阵对治理恢复期(1998-2018年)20年来5个典型小流域的生态敏感性及其时空变化进行了分析。在进行水土保持价值估算时,选取土壤保持价值与水源涵养价值为代表性指标,确定了5个典型小流域水土保持总价值,最后,论文对典型小流域生态敏感程度和水土保持价值的空间分布与年际变化及两者间的相关关系进行了研究。结果表明:(1)从综合生态敏感性时间变化来看,20年来5个典型小流域的综合生态敏感性均明显降低。泥河沟、泉家沟、王东沟、枣子沟与纸坊沟敏感性均值分别减小了0.34(3.26→2.92)、1.95(6.38→4.43)、1.81(4.59→2.78)、0.51(3.08→2.57)、1.89(5.99→4.10),生态系统对外界的抗干扰能力显著增强。从空间变化来看,20年来5个典型小流域综合敏感性的等级整体降低。泥河沟、泉家沟、王东沟、枣子沟与纸坊沟流域敏感性等级不变区域面积占比分别为60.72%、7.46%、5.31%、6.19%、25.66%,等级由高→低区域面积占比分别为25.30%、91.48%、93.79%、93.02%、64.61%,等级由低→高区域面积占比分别为13.98%、1.06%、0.90%、0.79%、9.74%。这表明了黄土高原典型小流域在经过综合治理后的20年来生态环境显著改善,生态治理效果显著。(2)从水土保持总价值来看,20年来5个典型小流域水土保持价值增加显著。泥河沟、泉家沟、王东沟、枣子沟与纸坊沟水土保持总价值增长率分别为76.10%、26.74%、58.13%、136.51%、158.73%。其中,土壤保持价值增长率分别为74.18%、12.10%、67.08%、68.45%、138.65%;水源涵养价值增长率分别为78.20%、90.04%、44.74%、232.19%、233.92%。(3)通过对生态敏感性与水土保持价值空间相关性分析的结果来看,二者的相关性均发生了大幅度减弱。泥河沟流域相关系数由0.54减少至2018年的0.42,但总体上仍呈现中等强度的相关性;泉家沟流域相关系数由0.30减少至2018年的0.07,即由弱相关转为几乎不相关;王东沟流域相关系数由0.86减少至2018年的0.27,即由强相关转为弱相关;枣子沟流域相关系数由0.72减少至2018年的0.20,即由强相关转为弱相关;纸坊沟流域相关系数由0.73减少至2018年的-0.01,即由弱相关转为几乎不相关。总体来看,黄土高原典型小流域经过治理后1998-2018年20年间生态保护措施的实施,生态敏感性有所下降,且水土保持总价值大幅度增加,生态敏感性与水土保持价值之间相关性减弱,并通过生态敏感性与水土保持价值综合归一化叠加得到生态分区变化,说明黄土高原典型小流域经过治理后20年的自然生态恢复,总体生态质量提高,但纸坊沟流域生态破坏治理区的面积增大,为下一阶段的生态治理提供空间参考。综上可知,本研究基于GIS技术、生态敏感性理论与方法以及水土保持价值理论与方法,估算了研究区5个黄土高原典型小流域的生态敏感性等级以及水土保持总价值的空间分布与年际变化,为实施相关生态措施识别了重点生态区域,对小流域生态研究具有重要现实意义。
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