黄土丘陵沟壑区小流域土地利用变化和生态系统服务功能的研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:x_schen
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近年来,生态系统服务功能及其它的价值量化已经是当今世界上可持续发展评估中普遍研究的热点,生态系统服务功能深入的定量研究可以让人类更清楚的意识到保护自然生态系统的重要性,继而更好的处理好人类社会、经济与生态环境之间的协调持续发展的关系。生态系统服务于人类的功能通常体现在两大类:一是提供人类生存和生活必需的产品和服务,如为人类提供食物,药材及其他生产、生活所需的原料等;二是保证人类生活质量的功能,如某些生态系统的景观娱乐服务等。本文选择黄土高原的典型代表区域—黄土丘陵区南沟小流域为研究区,评价其在长期的生态综合治理下的土地利用变化和其生态系统服务功能的生态效益状况。本研究采用植被恢复过程中土地利用的相对变化(NC)和相应的土地利用净变化速度来描述流域近15年来土地利用类型的动态变化情况,结合区域不同土地利用类型下的土壤理化性质来评估区域生态治理过程中,植被类型对土壤肥力质量的改善状况,同时,基于RS和GIS的技术对流域的土壤蓄水能力、土壤侵蚀强度、植被NPP等进行估算;并提取了不同地形因子(坡度、坡向)下土壤侵蚀状况的分布信息,运用市场价值法、替代市场法核算南沟小流域生态系统的固土保肥、水源涵养、固碳释氧服务功能的总价值。主要研究结果如下:(1)南沟小流域的土地利用类型主要以林地和草地为主,2000-2015年,研究区园地、建设用地和林地面积均增加,但建设用地的净变化最大;草地、耕地和未利用地面积减少,其中耕地的净变化最大;2000-2015年,流域有约70%左右的土地利用类型发生显著变化,其中,建设用地面积的转入率比较大,达96.94%,其他未利用地和草地面积的转入率相当,分别达到64.25%和63.34%,主要来自耕地、林地等的转出。(2)流域不同土地利用下的土壤理化性质差异明显,不同植被类型土壤全氮含量整体表现为草地>林地>耕地>果园;不同土地利用的土壤速效钾、速效磷含量在剖面层上呈现随土层厚度增加而逐渐减少的趋势;不同土地利用土壤表层剖面(0-30cm)有机碳密度大小排序为草地>林地>耕地>果园,各个土地利用土壤0-30cm有机碳密度变化范围介于1.39-1.71kg·m-2之间。(3)运用蓄水能力法对流域土壤蓄水量进行估算,结果表明整个流域范围内的土壤蓄水量值介于229.91397.26mm之间,单位面积平均蓄水价值介于1540.422661.69元/hm2之间,不同植被类型的单位面积蓄水价值大小排序为耕地>园地>草地>林地,蓄水总价值排序为林地>草地>园地>耕地。其中,林地以占流域面积的62.58%蓄水总价值达到69.14%,草地以占流域面积21.20%蓄水总价值达到23.66%。(4)利用修正的通用土壤侵蚀模型(RUSLE)对流域的土壤侵蚀量及固土量进行分析并且在不同地形因子作用下土壤侵蚀强度结果为:从侵蚀强度分级来看,该流域平均土壤侵蚀强度达到1841.31t/(km2·a),随坡度等级增加,土壤侵蚀强度和侵蚀量均呈增加的趋势;不同坡向的平均土壤侵蚀强度,正阳坡最高,半阳坡和半阴坡次之,正阴坡最低。流域不同土地利用固土保肥功能主要贡献为林地和草地,其中林地的土壤固土保肥价值合计2930755.42元,以占流域面积的62.58%固土保肥总价值达到67.5%;草地的土壤固土保肥价值合计1126076.39元,以占流域面积的21.20%固土保肥价值达到25.94%。(5)利用CASA模型对植被NPP结果估算,南沟流域不同土地利用单位面积平均物质量波动范围较大,介于6.04739.177gC°m-2·a-1;不同土地利用NPP总量排序大小依次为林地>草地>园地>耕地。不同土地利用类型土壤固碳释氧价值差异显著,其中,林地以占流域面积的62.58%固碳释氧总价值达到80.62%,草地以占流域面积的21.20%固碳释氧总价值达到14.81%。(6)采取市场价值法、替代市场法对流域的生态系统服务功能价值进行估算,结果表明,流域不同土地利用方式下生态系统服务功能价值总计为572.51万元。
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