河南省水土保持投资对农业经济及生态系统服务价值的影响

[目的]探究水土保持投资状况对区域景观格局、生态系统服务价值及农业经济的影响,可为区域后续生态建设和高质量发展提供参考。[方法]基于河南省2009—2020年水土保持投资和土地利用数据,运用C-D函数、景观格局指数、当量因子法等,研究了水土保持投资驱动下的农业经济增长、景观格局变化、生态系统服务价值(ESV)的时空演变。[结果]2009—2020年,河南省水土保持投资在农业领域的经济效益和投入产出比(ROI)整体均呈上升趋势,投资效率逐年下降,在2018年下降至最低值。ESV,TA,PD和COHESION与ROI均在0.01水平上显著相关。林草斑块景观连通性、聚集度降低,破碎化程度加剧。ESV的变化以2012年为转折点呈先减后增趋势,其中2012—2017年增长最多,年均增加8.42亿元。空间上,结合等高线和自然地貌分区的边界连接成一条“人”字形曲线,景观格局和ESV均沿此线发生变化,各分区内部保持较强一致性。[结论]水土保持投资对改善农业生产自然环境的作用逐渐超过其在农业领域创造经济价值的作用,优化投资配置可以更好促进该区域生态环境的恢复和改善。

基于能量的坡面侵蚀性径流及其水沙传递关系

为有效辨识径流侵蚀能量对水沙关系的影响,构建水流功率ω和水流能量因子SE等指标,采用经验频率统计法,初步拟定了基于能量的坡面侵蚀性径流标准,并考察了不同侵蚀事件的水沙关系。结果表明:1)坡面侵蚀性径流的一般参考标准为:水流功率大于10.5 W/m或水流能量大于0.059 W,输沙模数一般大于0.6 kg/m^(2)。2)事件时间尺度下输沙模数主要受水流能量因子控制,平均含沙量与水流功率关系最优;过程时间尺度下瞬时输沙率与瞬时水流功率、输沙模数增量与水流能量因子增量皆成正线性相关。3)侵蚀性径流的输沙能力是非侵蚀性径流的2.5倍,而非侵蚀性径流单位水流能量增量的增沙能力是侵蚀性径流的4.8倍;调节单位水流功率(10W/m)的减沙效益可达50%,调节单位水流能量因子(0.1 W)的减沙效益可达71%。分析结果表明侵蚀性径流事件的整体水沙关系更稳定,径流能量更强,输沙能力更大,基于能量拟定侵蚀性径流标准具有可行性。研究结果可以为黄土高原坡面典型径流事件筛选和径流侵蚀能量调控提供参考。

黄土区坡面侵蚀性径流标准与水沙关系分析

径流侵蚀性是影响水沙行为的关键因素之一。有效辨识侵蚀性径流的水沙关系有利于深刻把握坡面水沙运行规律。选取3个径流指标,采用经验频率分析法,拟定黄土区坡面侵蚀性径流标准,分析不同尺度下侵蚀性与非侵蚀性事件的水沙关系。结果表明:1)坡面侵蚀性径流的一般参考标准为:径流历时>8 min,最大流量>2.3 d m^(3)/s,次径流深>2.3 mm,输沙模数>0.3 kg/m^(2)(相当于300 t/km^(2));2)侵蚀性事件输沙模数主要受径流深控制,平均含沙量主要受最大流量影响,调节径流深的减沙效应较调节最大流量高8%;3)侵蚀性事件瞬时流量超过某一临界值(8~14 dm^(3)/s)时,瞬时含沙量呈现稳定状态(趋于490 kg/m 3);4)与非侵蚀性径流相比,侵蚀性径流的输沙能力增加2.9倍,产沙能力增加2.7倍。侵蚀性径流的输沙产沙能力更强,侵蚀性径流标准的拟定具有可行性,坡面径流调控应以实现侵蚀性径流向非侵蚀性径流的转化为导向。研究结果可为黄土区坡面典型径流事件的筛选提供借鉴。

黄河中游不同地貌分区景观格局脆弱性及其驱动力

黄河中游生态环境脆弱,科学评估流域景观格局脆弱性是因地制宜开展该区生态环境建设的基础.以黄河中游1990~2018年5期土地利用数据为基础,采用景观脆弱度指数,分析景观格局脆弱性的时空演变,并结合最优参数地理探测器方法探究不同自然地貌分区景观格局脆弱性的影响因素.结果表明:①1990~2018年,耕地(面积占比为36.96%~39.97%)是黄河中游的优势景观,耕地(减少10185.00 km^(2))和建设用地(增加7678.46 km^(2))面积变化最大.②1990~2018年,景观格局以较低和中度脆弱区为主,面积占比为70%~80%,较高和高脆弱区集中在黄土丘陵沟壑区,低脆弱区集中在河谷平原区和土石山区,脆弱度呈先降后升的变化趋势;1990~2000年和2000~2005年,脆弱性等级变化以“脆弱度减少”为主,2005~2010年和2010~2018年,以“脆弱度增加”为主.③年降水和NDVI是影响景观格局脆弱性的主要驱动因素,不同自然地貌分区的影响因素则各有不同:黄土丘陵沟壑区和土石山区的主导因子分别为年降水和DEM(自然因素),黄土高塬沟壑区、河谷平原区和沙地沙漠区的主导因子分别为人口密度、土地利用程度和距道路的距离(人为因素).任意两个影响因子的交互结果均表现为双因子增强或非线性增强.风险探测显示,各自然地貌分区的景观格局脆弱度高值区分别分布于对应主导因素的不同取值范围.因此,在黄河中游的生态治理实践中,应针对不同自然地貌的脆弱性特点,实施因地制宜的治理策略,进一步提升流域的生态治理水平.