收藏本站
《西北大学》 2016年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

南水北调水源区水源涵养与土壤保持生态系统服务功能研究

陈姗姗  
【摘要】:生态系统服务研究是生态系统评估的核心,而生态系统服务功能与价值的定量评估是合理有效利用自然资源、保护生态环境、协调人地关系与社会永续发展的基础,更是生态核算、生态补偿与综合管理的重要理论依据。水土资源既是基础性自然资源,也是战略性的经济资源。目前水源涵养与土壤保持生态系统服务功能与价值的经验性评估相对成熟,但在精准定量化计算和空间可视化表达方面相对薄弱,与水土资源管理决策和调控的实践需求还不对称,需要进一步探讨,从而更有效发挥水土资源最大综合效益。传统水源涵养评估多以单一生态系统角度估算,较难实现土地利用条件下的水源涵养功能评估,在土壤保持功能计算上多以通用土壤流失方程为原理,忽略了地块持留上游沉积物这项重要水文过程,从而在评估结果上准确性较弱;在微观机理探讨上,缺乏下垫面差异下的空间异质性结果表达和驱动因子影响力研究,使小尺度资源空间配置应用较难;生态系统服务综合评估上以静态评估为主,缺乏多维度贡献率、质量状况、时空差异和个人意愿的修正考量。针对上述问题,为了将生态系统服务评价结果更切实有效的应用于小流域单元水土保持管理与决策体系,论文在此背景下开展了相关研究,选取颇具代表性的商洛市(国家南水北调中线工程重要水源地与丹江口库区国家水土保持工作重点区域)为研究对象,主要研究内容如下:(一)采用InVEST模型评估方法,增强模型适用性与准确度发挥生态系统服务功能综合评估与权衡得失模型优势,产水模块纳入诸多因子参与运算,并以加权平均获取产水能力,土壤保持模块突破性增加地块持留沉积物能力且考虑水库影响,使结果解释力增强;本文进行参数本地化获取与实地率定处理,确保输入数据图层的相对准确性;利用实验区与观测数据对模型结果——验证,提高模型结果可信度。结果表明:InVEST模型较好的的评估了水源涵养与土壤保持生态系统服务功能,模型结果可靠,趋势验证一致。(二)研究水源涵养与土壤保持生态系统服务功能分别从三个级别流域单元,空间定量研究了产水量、产水深度、水源涵养总量与功能;在创新性的土地利用重分类与细化下垫面差异赋值的基础上研究了潜在与实际土壤侵蚀量、产沙与输沙量、土壤保持量、泥沙持留量和保证水质与减少清淤两种情境下的土壤保持量与价值,并进一步探讨了其空间分异特征。主要结论如下:(1)商洛市产水总量为35.50亿m3/a,产水深度为464.84mm。水源涵养总量为27.48亿m3/a,平均水源涵养能力为324.85mm。空间分布由北向南梯度增加。(2)实际与潜在土壤侵蚀量分别为1.21 109t、3.4107t。该区整体处于轻度侵蚀与中度侵蚀级别,无极强度侵蚀。(3)全市输出的产沙总量为1.61 106t,土壤保持总量为1.17 109 t,泥沙持留量为2.9 107t。(4)两种情景下,单位面积土壤保持价值量分别为313.6元hm-2a-1和824.1元hm-2 a-1。 (5)子流域单元空间异质性结果显著。(三)分析模型结果影响因素与驱动因子相关关系进一步探讨气候、土地利用十年变化、下垫面性质差异、自然与人为驱动因子对水源涵养与土壤保持生态系统服务功能结果的影响,在此基础上定量计算384个小流域模型结果与驱动因子的相关关系。结果表明: (1)气候因素主要通过改变降水和潜在蒸散量影响产水量。 (2)蒸散量、土壤饱和导水率与森林覆盖率对子流域水源涵养能力影响最为显著。 (3)土地利用十年变化下,产水与水源涵养总量变化不大,但子流域空间异质性强。 (4)植被覆盖度与坡度坡向因子是决定土壤侵蚀和土壤保持能力最主要的影响因素,而泥沙持留保持量的多寡则与水土保持措施与管理因子密切相关。(四)构建基于最新当量的生态系统服务功能/价值时空动态评估方法对价值当量因子静态评估方法进行改进,构建了基于价值当量因子法的生态系统服务价值动态评估方法,实现了生态服务功能价值在时间和空间上的动态综合评估修正。结果表明: (1)生态系统服务功能空间差异显著,极重要和高度重要主要分布在旬河、乾佑河北部与丹江下游。 (2)生态系统服务总价值为4.16 1010元/km2,西部中山地貌与丹江中下游生态系统服务价值最高。(五)基于模型评估结果,进行子流域单元分区管理与调控充分兼顾县域位置与子流域单元的包含性,利用InVEST模型最具解释力的像元大小,基于模型空间结果特征与驱动因子,因地制宜提出森林水源涵养区、水土流失防治区、坡面整治工程区、泥沙控制与水安全区和小流域水土综合治理区五大分区,以期为土地利用调整、水土流失防治与治理、生态补偿措施制定提供实用性参考。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S157

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢高地;张彩霞;张雷明;陈文辉;李士美;;基于单位面积价值当量因子的生态系统服务价值化方法改进[J];自然资源学报;2015年08期
2 赵平伟;郭萍;;1980~2013年滇西北地区降雨侵蚀力变化特征[J];地理科学;2015年10期
3 吕玉娟;彭新华;高磊;张中彬;;红壤丘陵岗地区坡地地表径流氮磷流失特征研究[J];土壤;2015年02期
4 刘娅;朱文博;韩雅;李双成;;基于SOFM神经网络的京津冀地区水源涵养功能分区[J];环境科学研究;2015年03期
5 LiWen ZHAO;WenZhi ZHAO;;Evapotranspiration of an oasis-desert transition zone in the middle stream of Heihe River, Northwest China[J];Journal of Arid Land;2014年05期
6 李婷;刘康;胡胜;包玉斌;;基于InVEST模型的秦岭山地土壤流失及土壤保持生态效益评价[J];长江流域资源与环境;2014年09期
7 张晓明;曹文洪;周利军;;泥沙输移比及其尺度依存研究进展[J];生态学报;2014年24期
8 刘金巍;靳甜甜;刘国华;李宗善;杨荣金;;黑河中上游地区2000—2010年土地利用变化及水土保持服务功能[J];生态学报;2014年23期
9 王大尚;李屹峰;郑华;欧阳志云;;密云水库上游流域生态系统服务功能空间特征及其与居民福祉的关系[J];生态学报;2014年01期
10 肖强;肖洋;欧阳志云;徐卫华;向轼;李勇志;;重庆市森林生态系统服务功能价值评估[J];生态学报;2014年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 Arthur Latornell ,冯鲁欣;澳大利亚的土壤保持[J];水土保持科技情报;1983年01期
2 王德甫;关于美国土壤保持协会[J];水土保持科技情报;1984年03期
3 Donald E.Van Meter ,方华荣;波兰苏联农业和土壤保持[J];水土保持科技情报;1988年01期
4 庞占荣;美国土壤保持局正在搜集优良水保植物[J];水土保持科技情报;1990年04期
5 付晓;周爱华;陈媛媛;;金沙江干热河谷区土壤保持功能评价与生态保护对策研究[J];北京联合大学学报;2014年01期
6 赵芹,梁照江;多样性:一种新型土壤保持的战略方向[J];水土保持科技情报;2003年05期
7 孙新章,谢高地,成升魁,肖玉,鲁春霞;中国农田生产系统土壤保持功能及其经济价值[J];水土保持学报;2005年04期
8 刘更另;;我国的农业和土壤保持[J];中国水土保持科学;2005年04期
9 王小彬;蔡典雄;华珞;Hoogmoed W B;Oenema O;Perdok U D;;土壤保持耕作——全球农业可持续发展优先领域[J];中国农业科学;2006年04期
10 虞依娜;杨柳春;叶有华;陈宝明;宋莉英;彭少麟;;小良热带植被生态恢复过程土壤保持的经济价值动态特征[J];生态学报;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 韩永伟;拓学森;高吉喜;冯朝阳;田美容;;门头沟生态系统土壤保持功能及其辐射效应评价研究[A];2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集(上卷)[C];2007年
2 王伯初;杨兴艳;王益川;孔静;;土壤穿透阻力在拟南芥根系机械响应中的作用[A];第十届全国生物力学学术会议暨第十二届全国生物流变学学术会议论文摘要汇编[C];2012年
3 王超英;贾静;;一些国家和地区关于水土保持的法律规定[A];水土保持监督管理论文选编[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 陈姗姗;南水北调水源区水源涵养与土壤保持生态系统服务功能研究[D];西北大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 胡晓明;基于InVEST模型的生态系统服务功能评估与模拟[D];东北师范大学;2015年
2 闻亮;基于InVEST模型的三江源生态系统土壤保持功能评估[D];首都师范大学;2012年
3 张海波;南方丘陵山地带水源涵养与土壤保持功能变化及其区域生态环境响应[D];湖南师范大学;2014年
4 张雪梅;大宁河流域土地利用变化及其土壤保持效应[D];重庆师范大学;2015年
5 李婷;基于土地利用/土地覆被变化的InVEST土壤保持型应用研究[D];西北大学;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026