黄土高原地区水资源承载力动态变化分析——以山西、陕西、宁夏、甘肃4省为例
基于RUSLE模型的黄土高原土壤侵蚀变化分析——以延安市为例
河南科技Henan Science and Technology 地球与环境总777期第七期2022年4月基于RUSLE模型的黄土高原土壤侵蚀变化分析——以延安市为例梁钰汪洋（长安大学，陕西西安710000）摘要：土壤侵蚀是影响黄土高原生态环境质量的重要因素。
为研究延安地区土壤侵蚀的时空变化，本文基于RUSLE模型并借助Arcgis10.2，以延安地区2012年、2015年和2018年的LandsatTM影像、DEM数据、日降水量数据、土地利用数据、土壤类型数据和NDVI数据，得出延安地区各年土壤侵蚀模数并划分土壤侵蚀等级。
结果表明：延安地区2012—2018年，土壤侵蚀情况有所下降，特别是在2015—2018年，土壤侵蚀剧烈等级显著降低。
北部地区的土壤侵蚀等级较高，南部地区土壤侵蚀等级较低。
黄河流域的土壤侵蚀等级随时间变化较大，7年间土壤侵蚀强度明显减弱，延安市的土壤侵蚀程度明显改善。
侵蚀强度的降低主要与当地实施的退耕还林、治沟造地和打坝淤地等水土保持措施有关，本研究可为当地的水土保持工作提供科学依据。
关键词：土壤侵蚀；RUSLE；时空变化；黄土高原；延安市中图分类号：S157文献标志码：A文章编号：1003-5168（2022）7-0121-05 DOI:10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2022.07.028Analysis of Soil Erosion Change in Loess Plateau Based on RUSLEModel—Take Yan'an City as an ExampleLIANG Yu WANG Yang(Chang'an University,Xi'an710000,China)Abstract:Soil erosion is an important factor affecting the ecological environment quality of the Loess Pla⁃teau.In order to study the spatial-temporal changes of soil erosion in Yan'an Region,based on RUSLE model and Arcgis10.2,this paper used LandsatTM images,DEM data,daily precipitation data,land use data,soil type data and NDVI data in Yan'an region in2012,2015and2018.The soil erosion modulus and soil erosion grade in Yan'an area were obtained.The results showed that the degree of soil erosion in Yan'an area decreased from2012to2018,especially during2015to2018,the severity level of soil erosion decreased significantly.The grade of soil erosion is higher in the northern region and lower in the southern region.The soil erosion level of the Yellow River basin changed greatly over time,the intensity of soil erosion was obviously weakened,and the soil erosion degree of Yan'an city was obviously im⁃proved.The decrease of erosion intensity is mainly related to the local soil and water conservation mea⁃sures such as returning farmland to forest,constructing ditches for land and dredging for dam.This study is helpful to provide scientific basis for local soil and water conservation work.Keywords:soil erosion;RUSLE;space-time change;Loess Plateau;Yan'an收稿日期：2022-03-21作者简介：梁钰（1997—），男，硕士生，研究方向：土地资源评价与利用。
黄土高原地区水资源承载力动态变化及灰色拓扑预测——以山西、陕西、宁夏、甘肃四省为例
黄土高原水资源开发 已有一定规模 ，其水 环境 仍十分脆弱 ，需要进一 步作好节水和水资源 的保护一 作 。 １ 关键词 ：水资源承载力 ；黄土高原 ；模糊 评价模型 ；拓扑预测 ；Ｇ （ ， ）模型 Ｍ １１
中图分类号 ：Ｔ ２ １１ Ｖ ２． 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１７ ．１５（ ０ ８）０ ．８ ３０ ６ ２２ ７ ２０ ２０ ２ ．５
维普资讯
牛态环境 ２ ０ ， ２： ２ ．２ ０ ８ ｌ（）８ ３８ ７ ７
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（ 确 定加 权模 糊 向量 。在综 合评 价 中 ，考 虑 ４）
水资源供需基本保持平衡 ， 其中农
各评价因子对水资源承载力的影 响不同， 在合成之
骨 干计 划资 助课 题
基 金项 目 ：国家 自然科 学基 金项 目 （ ０７０ ２） ５４ ９ ５ ；国家科 技 支撑计 划 课题 （ ０ ６ ＡＤＩＢ ４） ｊ ２ ０Ｂ ０ ；西 １
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（） ３ 建立隶属度函数 ， 构造模糊关系矩阵。隶 属 度 函数 的构 建是 模 糊应 用数 学应 用 的关 键 ，可 确 定各指标实际值的隶属度 ，进行单因素评价 ，并得 到隶 属度模 糊 关 系矩 阵 ：
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业用 水 量 ２７９ ｘ０ ｍ ４ ．０ ，占总用 水 量 的 ７ ．６ ， １ ５７％
基于综合气象干旱指数(CI)的干旱时空动态格局分析——以甘肃省黄土高原区为例
干旱过程的开始 日 为第 １ ｃ 指数达轻旱以上等 天 Ｉ 级 的 Ｅ期 。在干 旱发 生期 ，当 Ｃ 连续 １ ｔ Ｉ ０ｄ为无旱 等级时干旱解除，同时干旱过程结束 ， 结束 Ｅ ｌ 期为 最后 １ ｃ 指数达无旱等级的 日期。干旱过程开 次 Ｉ 始到结束期间的时间为干旱持续时间。干旱过程 内 所有天的 ｃ Ｉ指数为轻旱以上的干旱等级之和 ，表 示干旱过程强度 ， 其值越小干旱过程越强Ｌ 。当某 １ 引 时段 内至少出现 １ 次干旱过程，并且累积干旱持 续 时间超 过所评 价 时段 的 １ ／ ４时 ，则认 为该 时段 发 生干旱事件 ， 其干旱强度 由时段内 ｃ Ｉ值为轻旱 以 上 的干旱 等级 之和确 定 【 本 文分 别 以年 和季节作 】 。
干 旱过 程是 指 当综 合气 象干 旱指 数 ｃ 连续 １ Ｉ ０ ｄ为轻 旱 以上等 级 ，则确定 为发 生 １次 干旱过 程 。
基础。
１ 资料与方法
１１ 资料 ．
选 用 １６ －２ １ ９ ２ ００年 甘肃 省黄 土高原 区地 面气
象观测台站的逐 日降水 、日 平均气温 、 日最高气温 、 日最低气温 、Ｅ照时数 、风速、相对湿度等气象要 ｔ 素 的实 测 资料 。在使 用前 对各 个站 点进行 了严 格 的 质量控制 ，删除资料序列长度过短或缺测等站点 ， 最终选 取 了该 区 ３ ３个站 点 ，经过订 正处 理后 的 ３ ３ 个 台站 的各 要素 资料 具有 较好 的连续 性 。 １２ 方法 ． １ ． 综合 气象干旱 指数计 算 方法 ．１ ２ 干旱指标参考 《 气象标准汇编》（ ＢＴ ２４ １ Ｇ ／ ０ ８ ２ ０ ）中推荐使用的综合气象干旱指数 （ Ｉ， ０６ Ｃ） 它是利用近 ３ 相当于月尺度 ） ０ ｄ（ 和近 ９ 相当 ０ ｄ（
黄土高原沟壑区小流域生态与经济要素演变及相互作用——以陕西省长武县王东沟小流域为例
治理模式是成功的 。在 生态脆 弱 区， 国家投入 是 当地脱贫致富 、 实现 生态与经济 良性 发展 的前提 ； 民脱贫增收 农
是 生 态 与 经 济 协 调 、 续 发 展 的保 障 ； 用 当地 资 源 ， 展 优 势 产 业 ， 实 现 经 济 效 益 与 生 态效 益 良性 发 展 的 动 力 。 持 利 发 是
土高原沟壑类 型 区， 于 试 区内面 积 ５３平方 公里 。 位 ．
塬 面海拔 １ ２ ０米 ， 温和湿 润 ， ２ 气候 年均气温９ １ ≥ ． ℃，
１ ℃积温 ３０ ９ ， 年平均雨量 ５ ４ Ｏ ２ ℃ 多 ８ 毫米 ，—９ ７ 月份
降水 占全 年总量 的 ５ 。流域 内土地 利用类 型有农 ５ 田、 荒草地 、 地等 。主要土壤类 型为黑垆 土（ 林 分布 于
马兰黄 土 。重力侵 蚀严 重 ， 土壤 侵蚀模 数１８ ０ 平 ６ 吨／
统要 素 （ 民纯 收 入 、 农 粮食 总 产 和 人 均 产量 、 济结 经
构 等） 的演 化过 程 ， 索 二 者 的 相 互 作用 机 理 ， 进 探 为
一
方公里 。塬 面地 势 平坦 ， 粮食 作 物 主要种植 区， 为 梁
中圈分类号 ：３４５ Ｆ ０ ． 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ９ １７ ２０ ）３ ００ 一Ｏ １ ０ —９ ０ （０ ８ Ｏ — ｏ ９ ５
黄 土高 原地 区小 流域 综合 治 理始 于 ２ Ｏ世纪 ５ Ｏ 年 代 ，Ｏ年 代 开 始 大 规 模 推 广 和 实 施 。 经 过 ２ ８ Ｏ多 年 的 治 理 ， 得 了 显 著 的 社 会 、 济 和 生 态 效 取 经 益 。 －］ 流域 综合 治 理过 程 既是 生 态环 境 、 观发 ［４ １ 小 景 生变化 的 过 程 ， 时 也 是 社 会 经 济 发 生 改 变 的 过 同 程 。 ， 对 比分析 一个 流域 生 态 与 经 济 要 素 变 化 ， ［６ ５３ 对 判断 流域 的演变趋 势 ， 示 生 态 系 统 与 经 济 系统 的 揭
黄土高原植被覆盖度动态变化分析研究
2023Vol.55No.3林㊀业㊀科㊀技㊀情㊀报基金项目:国家林草局西北院自主创新课题计划 无人机林草资源智能监管系统关键技术与标准研究 (XBY -KJCX -2021-21)㊂∗第一作者简介:崔涵(1982-),女,陕西杨凌人,工程师,本科,主要从事森林资源监测㊁林业调查规划设计㊂∗通信作者:刘喆(1978-),女,陕西西安人,高级工程师,硕士,主要从事森林资源监测㊁林业调查规划设计㊂黄土高原植被覆盖度动态变化分析研究崔㊀涵∗㊀刘㊀喆∗(国家林业和草原局西北调查规划院,西安710048)[摘㊀要]㊀探析黄土高原植被覆盖演变及其驱动因素,有助于了解黄土高原生态现状㊂本研究以MOD13A2为主要数据源,采用像元二分模型㊁趋势分析法和相关性分析法对黄土高原地区植被覆盖度动态变化和驱动力进行分析㊂结果表明:(1)2000-2020年整体植被覆盖度呈上升趋势,其增速为0.005/a (p <0.01)㊂其中,2000-2010年增速为0.006/a ,2010-2020年增速为0.004/a ;(2)2000-2020年植被FVC 整体呈现从东南向西北逐渐递减的分布,但不同地区的变化趋势存在差异;(3)进一步分析表明,降水是黄土高原植被变化的主要驱动因素㊂[关键词]㊀黄土高原;植被覆盖度;动态变化;遥感数据中图分类号:Q948㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:1009-3303(2023)03-0001-03Analysis of Dynamic Changes in Vegetation Coverage on the Loess PlateauCui Han∗㊀Liu Zhe ∗(Northwest Surveying and Planning Institute of National Forestry and Grassland Administration,Xi`a n 710048,China)Abstract :Exploring the evolution of vegetation cover and its drivers in the Loess Plateau helps to understand the ecological status of the Loess Plateau.In this study,MOD13A2was used as the main data source,and the dynamic changes and drivers of vegetation cover in the Loess Plateau region were analyzed using the like element dichotomous model,trend analysis method and correlation analysis meth-od.The results showed that (1)the overall vegetation cover showed an increasing trend from 2000to 2020,and its growth rate was 0.005/a (p <0.01).Among them,the growth rate was 0.006/a from 2000to 2010and 0.004/a from 2010to 2020;(2)the overall vegetation FVC showed a gradual decreasing distribution from southeast to northwest from 2000to 2020,but there were differences in the change trends in different regions;(3)further analysis showed that precipitation was the main driving factor of vegetation change in the Loess Plateau.Key words :Loess Plateau;fractional vegetation cover;dynamic change;remote sensing data植被覆盖度是评估植被生长状态和土壤侵蚀程度的重要指标之一㊂通过利用归一化植被指数(NDVI)采用像元二分模型可以近似估算植被覆盖度进而分析植被动态变化,可以揭示植被恢复和退化的趋势,为土地治理和生态保护提供科学依据㊂黄土高原是中国北方的一个重要生态区域,该地区的植被覆盖度对于水土保持㊁生态恢复和环境改善具有重要意义[1]㊂然而,由于气候变化㊁人类活动和土地利用变化等因素的影响,黄土高原的生态环境脆弱㊂随着遥感技术的发展,借助遥感数据进行植被覆盖度动态变化研究成为可能㊂1㊀研究区概况黄土高原位于中国大陆的中部和西北部(100ʎ54ᶄ-114ʎ33ᶄE,33ʎ43ᶄ-41ʎ16ᶄN),东临黄河中下游平原,西接内蒙古高原,南连四川盆地,北濒渭河平原㊂黄土高原是黄河流域的重要组成部分,面积约为63.4ˑ104km 2,该地区地貌多为丘陵和沟壑地貌,气候干旱,夏季炎热干燥,冬季寒冷干燥,年降水量较少且不均匀分布,气候条件对植被生长有着重要影响[2]㊂2㊀数据与方法2.1㊀数据源及预处理本研究所使用MODIS 植被指数产品MOD13A2来源于美国航天航空局发布的产品数据,下载地址(https:// /data /),数据空间分辨率为1km ˑ1km,时间分辨率为16d㊂利用MRT 工具对其进行格式转换等预处理工作,为消除云㊁雾以及大气气溶胶等外界因素的影响,本研究采用最大值合成法(MVC)计算得到月最大NDVI㊂本研究使用的气候数据来源于中国气象数据网( /),该数据集包括2000-2020年黄土高原及周边103个气象站点的逐日气温和逐日降水量数据㊂研究采用MATLAB 软件对该数据集进行清洗和异常值处理,对于空缺数据采用双线性内插方法对其进行填补,最后采用ANUS-PLIN 插值方法对其进行空间插值㊂㊃1㊃林㊀业㊀科㊀技㊀情㊀报2023Vol.55No.3 2.2㊀研究方法2.2.1㊀植被覆盖度反演方法根据研究区像元值大小,本研究采用像元二分模型利用NDVI近似估算植被覆盖度㊂即根据遥感影像中每个像元的光谱信息,将像元分为植被和非植被两个类别,并通过计算植被指数(如NDVI)的近似值来估算植被覆盖度㊂FVC=NDVI-NDVI sNDVI v-NDVI s(1)其中:FVC表示植被覆盖度,NDVI v表示完全被植被覆盖区的像元NDVI,NDVI s表示完全是无植被或者裸土覆盖区的像元NDVI㊂本研究参考前人研究[3],提取累计频率为2%的NDVI值作为NDVI s,累计频率为98%的NDVI值作为NDVI v㊂2.2.2㊀趋势分析为定量反映研究区内植被覆盖度的时空变化,本研究对像元进行逐一线性回归拟合,即θslope=nˑðn i=1iˑFVC i-ðn i=1iðn i=1FVC inˑðn i=1i2-(ðn i=1i)2(2)其中:θslope表示斜率,用以表示植被覆盖度的变化趋势㊂3㊀结果分析3.1㊀黄土高原植被覆盖度时间变化趋势根据黄土高原2000-2020年各年份植被FVC均值得到研究区多年年际变化趋势(图1)㊂总体上,黄土高原2000-2020年期间年均植被FVC值波动变化较大(0.477~0.610),但总体呈现波动上升趋势,其增速为0.005/a(p<0.01)(图1a),说明黄土高原地区21年间生态恢复效果显著㊂分时间段来看,2000~2010年期间植被FVC值由0.477增至0.551,其增速为0.006/a(图1b),由于2001年全面启动退耕还林(草)等生态修复工程,使得黄土高原地区植被覆盖度明显提高㊂2010-2020年期间植被FVC值由0.546增至0.610,其增速为0.004/a(图1c),其中在2015年植被FVC值处于低值状态,其原因可能是由于2010-2015年处于第一轮退耕还林(草)工程末期,部分地区出现复耕现象导致植被覆盖度有所下降㊂图1㊀2000-2010年、2010-2020年和2000-2020年黄土高原地区植被FVC时间变化趋势3.2㊀黄土高原植被覆盖度空间变化趋势采用趋势分析法基于像元尺度来分析2000-2010㊁2010-2020和2000-2020年黄土高原植被FVC空间分布特征(图2)㊂结果表明,三个时间段植被FVC整体以增长趋势为主,其增长率分别为0.006/a㊁0.004/a和0.005/a㊂2000-2010年植被FVC占研究区26.46%的区域呈现退化趋势,主要分布在库布齐沙漠北部㊁宁夏平原中部㊁陇中黄土高原北部㊁太行山脉西部和关中平原等地区;植被FVC占研究区73.54%的区域呈现改善趋势,主要分布在吕梁山脉中部和毛乌素沙地等地区;1999年开始黄土高原地区实施了大规模的生态工程治理,包括退耕还林㊁草地恢复㊁水土保持等措施㊂这些治理措施有助于改善土壤质量㊁增加水源涵养和减少水土流失,从而提供了有利于植被生长的环境条件㊂2010-2020年植被FVC占研究区32.54%的区域呈现退化趋势,主要分布在库布齐沙漠北部㊁宁夏平原中部㊁陇中黄土高原北部等地区,其中退化趋势显著的地区主要分布在内蒙古巴彦淖尔和东胜㊁宁夏回族自治区银川㊁青海西宁㊁山西太原等区域等中大型城市,由于城镇化建设,人类活动的扰动越发强烈,使得植被呈现明显退化趋势;植被FVC占研究区67.46%的区域呈现改善趋势,主要分布在吕梁山脉中部㊁毛乌素沙地㊁子午岭山脉西部等地区,其中改善趋势显著的地区主要分布在同心㊁民和㊁环县㊁右玉等地区;由于2010-2015年处于第一轮退耕还林(草)工程末期,部分地区出现复耕现象导致植被覆盖度有所下降;2000-2020年植被FVC整体呈现从东南向西北逐渐递减的分布,植被FVC占研究区20.88%的区域呈现退化趋势,主要分布在库布齐沙漠北部㊁宁夏平原中部㊁陇中黄土高原北部等地区,植被FVC占研究区79.12%的区域呈现改善趋势,主要分布在吕梁山脉中部等地区㊂退耕还林(草)等生态工程的实施,减少土壤的㊃2㊃2023Vol.55No.3林㊀业㊀科㊀技㊀情㊀报流失和水源的丧失,为植被生长提供了更稳定的环境[4-6]㊂图2㊀2000-2010年㊁2010-2020年和2000-2020年黄土高原地区植被FVC 空间变化趋势3.3㊀黄土高原植被覆盖度与气候因子的相关性为了研究气温和降水变化对黄土高原生态系统的影响,本研究利用黄土高原植被覆盖度(FVC)的时序数据与年降水量㊁年均气温进行相关性分析,以探讨气温和降水对植被覆盖的关键影响㊂结果显示,与气温的相关系数最大值为0.774,最小值为-0.780,整体区域的平均相关系数为0.078(图3a)㊂适宜的水热条件有利于土壤水分的补给,从而促进植被的生长㊂然而,当气温超过植被适宜温度时,土壤水分蒸发加速,间接限制植被的生长㊂对于降水与植被FVC 的相关性,相关系数的最大值为0.922,最小值为-0.805,整体区域的平均相关系数为0.237(图3b)㊂降水量的增加能够补给大气和土壤中的水分,促进植被的生长㊂然而,过量的降水导致土壤松软,容易引发滑坡等自然灾害,从而间接限制了植被的生长[7-8]㊂图3㊀黄土高原地区植被覆盖度与气温㊁降水相关性4㊀结论首先,2000-2020年整体植被覆盖度呈上升趋势,其增长速率为0.005/a(p <0.01)㊂其中,2000-2010年增速为0.006/a,2010-2020年增速为0.004/a;其次,2000-2020年植被FVC 整体呈现从东南向西北逐渐递减的分布,植被FVC 占研究区79.12%的区域呈现改善趋势;最后,黄土高原年际植被覆盖度与年降水量㊁年平均气温的相关性均呈现正相关性,其中与降水量的相关性(0.237)略高于年平均气温(0.078)㊂参考文献[1]王雄,张翀,李强.黄土高原植被覆盖与水热时空通径分析[J].生态学报,2023,43(2):719-730.[2]丁文斌,王飞.植被建设对黄土高原土壤水分的影响[J].生态学报,2022,42(13):5531-5542.[3]刘天弋,孙慧兰,卢宝宝,等.1998 2018年新疆伊犁河谷植被覆盖度时空变化及驱动力[J].东北林业大学学报,2023,51(4):68-74,79.[4]卢伟民.林业发展中营造林技术的有效应用探析[J].林业科技情报,2023,55(1):3.[5]张龙齐,贾国栋,吕相融,等.黄土高原典型地区不同植被覆盖下坡面土壤侵蚀阈值研究[J].水土保持学报,2023,37(2):12.[6]牛丽楠,邵全琴,宁佳,等.(2023).黄土高原生态恢复程度及恢复潜力评估[J].自然资源学报,2023,38(3):779-794.[7]王婧姝,毕如田,贺鹏,等.气候变化下黄土高原植被生长期NDVI 动态变化特征[J].生态学杂志,2023,42(1):67-76.[8]王海燕,张馨之,王海鹰,等.黄土高原生态系统保护修复潜在风险与优先发展领域[J].陕西林业科技,2022,50(5):86-89.来稿日期:2023-05-22㊃3㊃。
【高中地理】黄土高原水土流失现状及治理措施
【高中地理】黄土高原水土流失现状及治理措施黄土高原位于东经100°24′～114°，北纬34°～40°20′之间，在全国地貌格局中属于第二阶梯。
自北而南跨我国温带和暖温带，从东南向西北包括半湿润地带、半干旱地带、和干旱地带。
其范围东界为太行山西侧，西界为乌鞘岭、日月山、拉脊山一线，南界为秦岭―熊耳山、嵩山北麓一线，北界为长城。
地跨青、甘、宁、蒙、陕、晋、豫七省（区）。
总面积为64万km2。
黄土高原地处黄河中上游和海河上游。
黄河流域自古就是人类文明的发祥地，但是由于黄土高原地区本身固有的自然环境脆弱，加上长期以来土地利用很不合理，植被遭受破坏，水土流失极为严重，使黄土高原的生态环境在近二三千年内发生了深刻的变化。
黄土高原水土流失问题，成为其经济发展的重要的制约因素。
1.黄土高原自然地理特征黄土高原是我国独特的地理区域，它在地理上有如下显著的特征。
1.1 沟多坡陡、地形起伏破碎黄土高原黄土深厚，疏松多孔，富含碳酸钙质。
受长期内外营力的作用，地表剥蚀切割严重，支离破碎，沟壑纵横。
黄土高原气候干旱，降水虽然少，但降水集中，而且多为暴雨，使得黄土高原发育成沟多坡陡、地形起伏破碎的景观。
1.2 气候差异较大黄土高原的气温和降水量的地理分布都呈自东南部向西北部递减的趋势。
就气温来看，黄土高原具有冬寒夏热、寒暑变化剧烈的大陆性气候特点。
黄土高原深居内陆，气候大陆性强，气温日较差大，日较差在10℃～25℃之间。
就降水来说，黄土高原的年降水量基本上介于400～600mm之间，而且降水集中在七、八、九三个月，可占全年降水的60%，往往以暴雨的形式出现，其他季节降水少而蒸发强烈，干旱问题比较普遍。
1.3 水资源缺乏，供需矛盾突出在干旱半干旱的黄土高原地区，降水稀少，蒸发旺盛，水面蒸发是降水的二倍多，而且降水集中。
黄土高原的特性决定了其水土流失十分严重，水资源供求矛盾日益突出。
1.4 山地丘陵面积大黄土高原地区土地以丘陵山地为主，约占整个地区的80%，而河谷平川只占土地总面积的20%。
基于地形综合指数的土地利用动态变化研究——以山西省运城市为例
运城市地势平 坦 ， 气 候 温和 ， 土壤 肥 沃 ， 光 照充 足 ， 是
传统 的农业大 区． 近 年来 ， 随着 城市 化 的进度 不 断加 快， 运城市各土 地利 用类 型 的面积 发生 了较大 变化 ，
各土地利用类 型之 间发 生着 较 大 的数 量 转移． 定量 、
定性分析各土地利 用类 型转移 的规 律 ， 对于合 理利用 土地资源 ， 促进 经济 持续 、 稳 定 增长 具有 十 分重 要 的
地形 的 ３大基本 要素 （ 高程 、 坡度、 坡 向） 直接 影 响着农业用 地的开垦 、 农业 的生产 活动及建 设用地 的 空 间分 布 ， 进 而影 响土 地利用 类 型变 化． 地形 的影 响
的土地利 用类 型数 据 ， 定量、 综 合地 考虑地形 因素对
土地利用 变化 的影 响．
基于 地 形 综 合 指数 的土 地 利 用动 态 变化 研 究
— —
以 山 西 省 运 城 市 为例
余 正 军 ，任 志远 ，卢锦 容 。 ，姬 梅
（ １ ． 西 藏 民 族 学 院 管理 学 院 ， 陕西 成 阳 ７ １ ２ ０ ８ ２ ； ２ ． 陕 西 师 范 大 学 旅 游 与环 境 学 院 ， 陕 西 西安 ７ １ ０ ０ ６ ２ ； ３ ． 柞 水中学， 陕西 柞水 ７ １ １ ４ ０ ０ ）
一未利用地c2005年图1各土地利用类型的地形分布优势指数万方数据272宁夏大学学报自然科学版第34卷由于该实验属于子研究地形分级也是以整体研究为主体运城市所有土地利用类型只分布于139级地形范围内说明整个运城市的地形差别不大地形较优
第３ ４ 卷 第３ 期
Ｖｏ １ ． ３ ４ ＮＯ． ３
宁 夏 大 学 学报 （ 自然 科 学版 ）
基于熵权ＴＯＰＳＩＳ 的黄河流域甘肃段水资源承载力评价
基于熵权ＴＯＰＳＩＳ的黄河流域甘肃段水资源承载力评价作者：张帆尹萌张金霞来源：《人民黄河》2024年第04期摘要：为评价黄河流域甘肃段水资源承载力，以黄河流域甘肃段４个二级分区为研究对象，初选２０个评价指标，利用信息敏感性和相关性分析法剔除敏感性较低和相关性较高的７个指标，最终确定１３个评价指标。
从系统角度将指标分为水资源、社会、经济、生态环境４个子系统，利用熵权法与ＴＯＰＳＩＳ模型结合的方法计算综合得分，并利用障碍因子诊断模型分析４个二级分区的水资源承载力障碍因子。
结果表明：空间维度上，黄河流域甘肃段水资源承载力存在空间差异性，龙羊峡以上分区水资源承载力最高，龙羊峡—兰州分区与兰州—河口镇分区水资源承载力次之，龙门—三门峡分区水资源承载力最低；时间维度上，除龙羊峡以上分区外其余３个二级分区水资源承载力均有缓慢上升趋势；人均水资源量、产水模数、人均供水量、人口密度、城镇化率及生态环境用水率是影响黄河流域甘肃段水资源承载力的主要障碍因子，建议优化水资源配置、调整用水结构、促使经济发展与水资源承载力相匹配等，以提升及保持黄河流域甘肃段水资源承载力。
关键词：水资源承载力；熵权法；ＴＯＰＳＩＳ模型；障碍度模型；黄河流域甘肃段中图分类号：ＴＶ２１３．４；ＴＶ８８２．１文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２４．０４．０１３引用格式：張帆，尹萌，张金霞．基于熵权ＴＯＰＳＩＳ的黄河流域甘肃段水资源承载力评价［Ｊ］．人民黄河，２０２４，４６（４）：７９－８５．人类生存和发展离不开水资源［１］，为使区域社会经济可持续发展必须了解水资源情况并进行合理评估，而通过水资源承载力来评价区域水资源状况是一种较好的方式［２］。
水资源承载力是指在一定情况下一个地区或流域内可开发利用的水资源总量，在满足维持生态环境用水等要求之后所能维系的最大社会经济规模［３－４］，其状态可反映人与水资源的关系［５］。
(NEW)西北大学城市与环境学院《834自然地理学》历年考研真题汇编
目 录2013年西北大学834自然地理学考研真题（回忆版）2012年西北大学834自然地理学考研真题2011年西北大学828自然地理学考研真题2010年西北大学828自然地理学考研真题2009年西北大学827自然地理学考研真题2008年西北大学825地理学专业课二年考研真题（含自然地理学、经济地理学）2007年西北大学自然地理学考研真题2006年西北大学455自然地理学考研真题2005年西北大学456自然地理学考研真题2013年西北大学834自然地理学考研真题（回忆版）一、简答题1．地球表层特征。
2．地质构造四种类型。
3．天气系统四种类型。
4．土壤成土规律及富铝化、钙化、腐殖质化。
5．河流的水情要素及评价。
6．从生态系统的组分和结构分析生态系统的功能。
7．地貌的基本类型及地貌在地理环境中的作用。
8．地域分异规律。
二、论述题1．以中国为例，论述气候和生物对土壤发育的影响。
2．分析中国东、中、西三部的地理环境差异及可持续发展战略。
2012年西北大学834自然地理学考研真题一、名词解释（每题 4分,共 40 分）1．自然环境2．克拉克值3．辐射平衡4．季风5．径流系数6．风化作用7．洪积扇8．土壤有机质9．生物圈10．纬度地带性二、填空（30 分）1．地球表层的四大圈层是指（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。
2．说明气温日变特征的是其（ ），说明气温年变特征的是其（ ）。
3．大气降水的主要类型有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。
4．影响河流发育的主要作用过程有（ ）、（ ）和（ ）。
5．天然水，依据其总矿化度的大小可分为（ ）、（ ）、（ ）、（ ）和（ ）5类；6．（ ）和（ ）分别代表了湿润地区和干燥地区地表在外力作用下的最终状态。
7．影响土壤形成的自然因素有（ ）、（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。
8．地下水依据其埋藏性质分为（ ）、（ ）和（ ）。
9．地表环境中热的传输方式有（ ）传输和（ ）传输。
三、简答题（每题 8 分，共 40 分）1．地球表层的地理环境有哪些特征？2．依据大气降水的根本原因，说明大气降水的主要类型。
对黄土高原的认知二——黄土高原的水质问题
对黄土高原的认知二——黄土高原的水质问题前一篇已经讲了关于黄土高原的许多内容，下面再讲几个问题。
一、关于黄河流域的水质黄河流域所处的特殊地质气候条件，除了产生特大的泥沙侵蚀外，很多河流水质（指天然水中的矿化度）也有他它的特殊性，有许多河流（支流）的水是苦的，人畜不能饮用。
这些苦水河流主要分布在年降水量450毫米以下的流域。
有祖厉河、清水河、苦水河、马莲河上游(环县)，渭河干流北岸（甘肃境内）、洮河、大夏河下游支流等地。
大部分在甘肃、宁夏。
在这些地方虽然也有许多河流，但河水既少，而且又是苦水，所以是守着河流没水吃。
人们的饮用水也不能打井只能靠窖水。
挖水窖，然后储存暴雨产生的雨水。
然而每年的暴雨天气也并不多，往往蓄不上足够的水而闹水荒。
为了解决饮水问题，甘肃搞了一个“1·2·1”工程，就是国家投资，兴建不透水的地面产流场，以提高产水效率。
这样保证每户有几个窖都能蓄满，因而解决了饮水问题，这一工程是很有效果的。
“1·2·1”工程就是将农家院落及打麦场铺成水泥地面，另将屋顶改铺机瓦，这样可以将产流效率（径流系数）由原来土面的0.1，增加到0.7~0.8，投资不多效果很好。
河水中的矿化度（水中含有矿物质数量以mg/L计）多地差别很大。
从全国来看北方大，南方小，平原大，山区小。
绝大部分河流（包括大小河流）矿化度均小于500mg/L。
而且南方多雨地区一般小于200mg/L。
举几个大江河代表性数据：黄河（兰州）355，长江（汉口）181，辽河（铁岭）283，珠江（高要）187，淮河蚌埠207。
我们对甘肃黄土高原地区的许多大小河流普遍进行了水质调查，也收集了临省的一些资料。
研究发现河流水质与流域年平均降水量有很好的关系，见《陈满祥水文水资源论文续集》，如图，并给出相关曲线公式:lg y=3.4452-0.00677 XY为河水矿化度, X为流域年平均降水量相关系数R=0.965公式的应用范围：年降水量250~550毫米在黄土高原（除去一些石山流域）地区，这个公式是普遍适用的。
甘肃中东部黄土高原土壤水资源的有效利用
甘肃中东部黄土高原土壤水资源的有效利用
陈颂平
【期刊名称】《水利技术监督》
【年(卷),期】2009(017)005
【摘要】甘肃黄土高原尽管十年九旱,但当地靠雨水补给的土壤水资源量是十分巨大的.实践证明,如果充分利用"双平双膜不透水梯田"技术手段,就有可能从根本上改变黄土高原的现状.
【总页数】2页(P22-23)
【作者】陈颂平
【作者单位】甘肃省水文水资源勘测局,兰州,730000
【正文语种】中文
【中图分类】TV211.1+1
【相关文献】
1.甘肃中东部旱区秸秆还田量对土壤水分、玉米生物性状及产量的影响 [J], 高飞;崔增团;孙淑梅;郭世乾;付亲民
2.黄土高原丘陵沟壑区土壤水资源平衡利用与生态植被可持续发展 [J], 孙宝胜;杨开宝;拓文俊
3.甘肃省黄土高原地区水资源分布规律初探 [J], 祝宗武
4.黄土高原土壤水资源评价及生态恢复研究 [J], 张维江;张鹏程;李娟;马轶
5.黄土高原地区水资源承载力动态变化及灰色拓扑预测——以山西、陕西、宁夏、甘肃四省为例 [J], 张建兴;马孝义;赵文举;屈金娜;郝晶晶
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2011—2019年宁夏土壤侵蚀动态变化及分布特征
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经测算，１９９０—２０１９年黄土高原多沙区累积保土量为２１３．４４亿ｔ。
表２ 黄土高原多沙区不同时期水土流失面积统计时期水土流失面积／万ｋｍ２轻度中度强烈极强烈剧烈合计２０１９４．３７２．７５１．２５０．７２０．１４９．２３１９９９２．７６４．３８５．２５３．４３１．７７１７．５９１９９０３．５６３．９７３．８５３．６４４．２９１９．３１３ 结 论（１）根据各县级行政区县域面积、水土流失面积及各侵蚀强度等级面积计算得到的临界土壤侵蚀模数与平均土壤侵蚀模数之间存在较好的线性关系，即ｙ＝１．０９７１Ａ＋１３８．４２。
（２）黄土高原多沙区１９９０、１９９９、２０１９年的平均土壤侵蚀模数分别为８９００．９７、６５７２．１４、１９５７．８９ｔ／（ｋｍ２·ａ）。
１９９０—２０１９年黄土高原多沙区累积保土量为２１３．４４亿ｔ。
［参考文献］［１］黄河水利委员会水土保持局，黄河上中游管理局．人民治黄五十年水土保持效益分析［Ｒ］．西安：黄河上中游管理局，１９９６：２２．［２］高健翎，高云飞，岳本江，等．人民治理黄河７０年水土保持效益分析［Ｊ］．人民黄河，２０１６，３８（１２）：２０－２３．［３］中华人民共和国水利部．２０１８年中国水土保持公报［Ｒ］．北京：中华人民共和国水利部，２０１９：１．［４］郑新民．黄土高原沟壑坝系建设有关问题探讨［Ｊ］．中国水利，２００３（１７）：１９－２２．［５］中华人民共和国水利部．土壤侵蚀分类分级标准：ＳＬ１９０—２００７［Ｓ］．北京：中国水利水电出版社，２００８：８．［作者简介］李晶晶（１９８７—），女，山西垣曲人，工程师，博士，主要从事水土保持监测工作；通信作者张建国（１９８６—），男，山东肥城人，高级工程师，博士，主要从事水土保持监测、森林水文过程研究。
黄土高原水土保持与生态治理的成效与建议论文
黄土高原水土保持与生态治理的成效与建议论文摘要：黄土高原是世界上水土流失最严重的地区，也是我国水土保持和生态建设的重点地区。
20世纪80年代以后，国家在该地区先后开展了小流域治理工程、水土保持重点工程、退耕还林工程、淤地坝建设和坡耕地整治等一系列生态工程，对土壤侵蚀控制、生态建设等均起到了良好作用。
为全面评价该地区生态工程的生态成效，以野外站不同尺度监测及生态系统关键过程长期研究为基础，利用多种模型和统计分析方法，在地块-小流域-行政区和典型生态工程-典型样区-侵蚀和地貌区等不同尺度上，对土地利用和植被覆盖变化、土壤侵蚀动态变化、河流径流和输沙量动态变化以及社会经济结构动态变化进行了综合分析与评估。
结果表明，黄土高原地区水土流失范围明显缩小、水土流失程度显着减轻，区域生态状况向良性发展、社会经济发展迅速。
但局部地段水土流失仍然严重、生态环境仍然比较脆弱，治理形势依然严峻。
据此，从该地区生态建设的内容、学科建设重点、监督和政策机制、产业结构调整等方面提出了该地区生态工程后期建设的方向和对策。
关键词：黄土高原，水土保持，生态建设，生态效益，退耕还林。
1 前言。
黄土高原地区位于我国中北部，其范围包括青海、甘肃、宁夏、山西、内蒙古、陕西和河南7个省的全部或部分地区，总面积约64万km2,占全国陆地总面积的%.黄土高原是世界上水土流失最严重的地区，是我国生态问题集中体现的地区，也是我国水土保持和生态建设的重点地区。
黄土高原地区水土流失影响着黄河的生态安全，长期制约区域经济社会可持续发展。
民国时期，李仪祉、张含英等人先后主持的黄委会就十分重视黄河上中游的水土保持，学者们也开展了水土保持研究。
建国以后，国家对水土保持工作愈发重视，将其纳入了国民经济建设的轨道。
20世纪80年代后，全国的水土保持工作开始了新的发展历程，先后开展了小流域治理、七大江河水土保持重点工程、全国“八大片”治理、“三北”防护林建设等.后来开展的退耕还林工程、淤地坝建设和坡耕地整治等一系列大型生态工程，对土壤侵蚀控制、生态建设等均起到了良好作用。
黄土高原退耕还林的利弊分析与建议——以水分循环为例
存 在 的 问 题 （ 弊 ）
黄土高原退耕前后不同土层土壤储水量（a）和土壤水分消耗（b）
——张晨成 黄土高原退耕还林的土壤水分效应研究
造林后各个土层土壤储水量均低于造林前土壤储水量，如图 a 所示。3.0~4.0 m 土壤储水量最高，沿土层深度先增加后减小。对 比四个土层可以发现，3.0~4.0 m 和4.0~5.0 m 土层土壤储水量比 1.0~2.0 m 、2.0~3.0 m 浅土层损失量大，并且土壤储水量损失量 随着土层深度而增加。
黄土高原退耕还林的利弊分析与建议 ——以水分循环为例
（一）背景
朱锫基总理针对1998年中国水土流失加剧而致使洪 灾造成2251亿元人民币巨大损失的现实。于1999年8 月提出了“退耕还林（草）、封山绿化、个体承包、 以粮代赈”的措施。为根治黄土高原的水土流失和 良化中国的生态环境指明了方向。 经过我国60余年的治理，黄土高原水土流失已经得 到有效的控制，植被恢复也初见成效，这已形成共 识。但黄土高原是否还需要继续推进退耕还林工程 的问题还存在激烈争议。我们今天从水分循环的角 度谈黄土高原退耕还林的利弊分析和建议。
针 对 出 现 的 问 题 提 出 建 议
生态疏伐下林下植被对土壤水平衡的影响
——张晨成 黄土高原退耕还林的土壤水分效应研究
4、生态疏伐可以通过改变林冠层截留量、地表径流、植被蒸腾 在上层林木和林下植被间的比例以及土壤入渗等影响森林生态系 统土壤水文过程。根据张晨成研究，疏伐 40%增加到疏伐 90%， 土壤储水量消耗量减小了 43.9 mm。这同样说明疏伐增加，林分 蒸腾耗水量减小。进行生态疏伐可以显著改变土壤水分循环过程。
水分循环示意图 ——摘自贾老师的课件
取 得 的 成 效 （ 利 ）
基于遥感资料的陕北黄土高原植被覆盖率时空特征分析
文 章 编 号 ：ｌ７ —７２ ２）７ ０ —６ ７ｌ ’ ６ ｌｌ４ 《１））５１ ３ 一６ １ １ １
基 于遥 感 资 料 的 陕北 黄 土 高原 植 被 覆 盖 率
时 空 特 征 分 析
张 树 誉 。 杜 继 稳 李 登 科 。 景 毅 刚。 ， ， ，
（． １陕西 省农 业遥 感 信 息 中心 ， 陕西 西安 ７０ １；２ 陕 西省 气 象局 ， 西 西安 ７ ０ １ ） １０４ 陕 １０ ４
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第２ ２卷第 ５期
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山西 、 宁夏 的全部 ， 内蒙 古 的西 南部 ， 陕西 的关 中和陕 北地 区 、 肃 的陇 东 和陇 中地 区 ， 南 的 豫 西 北 以及 青海 的 甘 河 东部 地 区。 黄土高原 最 具特 色的 是通过 第 四纪时 期 风积 黄土 作 用 和 流 水 侵蚀 作用 共 同 塑造 的黄 土地 貌 ， 于黄 由
态气 候类 型下植 被覆 盖 的季节 变 化 与年 际变 化趋势 。
高素华 利用 ２０ ０ ０年 中 国北 方 地 区 ＡＶ Ｒ— ＶＩ 料 ， 合 野 外 Ｇ Ｓ采 样数 据 建立 训练 模 板进 行 监 督 分 ＨＲ ＮＤ 资 结 Ｐ 类 ， 作 了北 方地 区遥 感植 被覆 盖率 图像 【 。李存 军 通 过 数 字 相 机 获 取 田间 小 麦 冠层 影 像 ， 出 了 利用 数 字 影 制 ２ Ｊ 提
山西省水资源生态足迹动态分析
山西省水资源生态足迹动态分析郭汉清;张治国;董晓辉;李有华;张勇【摘要】利用水资源生态足迹模型分析了山西省2003-2012年水资源生态足迹动态,以明确其水资源可持续利用状况.结果显示:山西省人均水资源生态足迹总体呈现缓慢增长趋势,人均生态承载力变化基本平稳,水资源一直处于赤字状态;研究期间的万元GDP水资源生态足迹总体呈下降态势;水资源生态压力指数均大于1,表明了该区的水资源利用处于不安全状态.因此,山西省有必要采取一些有效措施调整产业结构,提高用水效率,改变水资源利用状况.【期刊名称】《山西农业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(035)003【总页数】5页(P306-310)【关键词】山西省;水资源;生态足迹【作者】郭汉清;张治国;董晓辉;李有华;张勇【作者单位】山西农业大学林学院,山西太谷030801;山西省水土保持科学研究所,山西太原030013;山西省水土保持科学研究所,山西太原030013;山西省水土保持科学研究所,山西太原030013;山西省水土保持科学研究所,山西太原030013【正文语种】中文【中图分类】TV213水资源作为一种重要的自然资源，对国民经济和社会发展具有不可替代的作用[1,2]。
近年来，从生态足迹理论出发，评价水资源动态和可持续利用状况受到很多学者的关注[3～6]。
生态足迹理论由加拿大William Rees教授于1992年提出[7]，随后，其学生Wackcrnagcl博士对生态足迹理论进行了完善和运用[8,9]。
它是度量人类对自然资源利用程度以及自然所能提供的生态支撑能力的方法，也是测度生态可持续发展的定量方法之一[10]。
山西省矿产资源丰富，特别是煤炭、天然气等矿产资源具有重要的开采价值，是山西省乃至全国能源重点开发和建设的区域，但是区内水资源总量少、利用不太合理、水污染日趋严重、地下水超采严重等问题致使水资源供需矛盾突出。
因此，本文分析了该地区2003—2012年的水资源生态足迹动态，旨在为该区水资源的可持续利用提供科学依据和决策支持。
黄土高原沟壑区生态用地空间格局变化分析——以陕西省洛川县为例
第31卷第2期2024年4月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .31,N o .2A pr .,2024收稿日期:2023-04-03 修回日期:2023-04-20资助项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金 我国城市森林生态系统服务功能及其动态变化 (C A F Y B B 2020Z B 008) 第一作者:侯会延(1972 ),女,陕西洛川人,本科,高级工程师,主要从事林业造林与林业科技推广工作㊂E -m a i l :962840009@q q.c o m 通信作者:贾宝全(1963 ),男,陕西洛川人,博士,研究员,主要从事城乡景观生态研究㊂E -m a i l :j i a b a o qu a n 2006@163.c o m h t t p :ʊs t b c y j .p a p e r o n c e .o r gD O I :10.13869/j.c n k i .r s w c .2024.02.006.侯会延,李彤,贾宝全,等.黄土高原沟壑区生态用地空间格局变化分析 以陕西省洛川县为例[J ].水土保持研究,2024,31(2):321-330.H o uH u i y a n ,L iT o n g ,J i aB a o q u a n ,e t a l .A n a l y s i s o nS p a t i a l P a t t e r no f E c o l o g i c a l L a n d i n t h eH i g h l a n d a n dR a v i n eR e g i o n o f t h eL o e s s P l a t e a u [J ].R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o n ,2024,31(2):321-330.黄土高原沟壑区生态用地空间格局变化分析以陕西省洛川县为例侯会延1,李彤2,贾宝全2,张秋梦2,房有鑫2(1.洛川县林业局,陕西洛川727400;2.中国林业科学研究院林业研究所国家林业和草原局林木培育重点实验室/国家林业和草原局城市森林研究中心,北京100091)摘 要:[目的]揭示基础生态用地与生产性生态用地相结合的现实条件下生态用地的时空格局变化,为探索果业生产在林地资源有限区域的现实生态意义提供支撑㊂[方法]利用国土二调和三调数据,从景观生态学和空间统计学视角,对洛川县生态用地数量变化㊁转移过程㊁空间冷热点进行了分析㊂[结果](1)2009 2019年,洛川县生态用地总量增加了4703.87h m 2,其中林地和果园增加面积最大,分别为23103.4,9025.31h m 2㊂(2)全县稳定性生态用地面积达108583.1h m 2,其中北部的低峁丘陵区稳定性生态用地以林地为主,其面积占比达到了90.04%㊂中部塬区与南部残塬沟壑区稳定性生态用地以生产性生态用地类型为主,面积占比分别达到了各区域稳定生态用地总面积的44.35%,45.7%㊂(3)生态用地占比的局部空间自相关分析显示,2009年和2019年两个年度基础性生态用地的聚集度格局未发生显著变化,但生产性生态用地的空间聚集格局变化较大,其高 高聚集区和低 低聚集区分别增加了6079.64,10792.11h m 2,统计不显著区域减少了18309.15h m 2㊂(4)以园地为代表的生产性生态用地变化直接促进了整个县域生态用地格局的变化,其中高 高聚集区和低 低聚集区分别减少了18262.62,8373.14h m 2,统计不显著区域增加了27725.61h m2,并显著提高了乡村农民的收入水平,对区域环境的可持续发展具有重要的促进作用㊂[结论]洛川县以果园为代表的生产性生态用地对该区生态用地稳定性影响较大,未来应加强果业生产对林地资源有限区域的生态研究㊂关键词:生态用地;空间格局;空间统计学;黄土高原;洛川县中图分类号:P 964;Q 149 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2024)02-0321-10A n a l y s i s o nS p a t i a l P a t t e r no fE c o l o g i c a l L a n d i n t h e H i g h l a n da n dR a v i n eR e gi o no f t h eL o e s sP l a t e a u -T a k i n g L u o c h u a nC o u n t y a sA nE x a m pl e H o uH u i y a n 1,L iT o n g 2,J i aB a o q u a n 2,Z h a n g Q i u m e n g 2,F a n g Yo u x i n 2(1.F o r e s t r y B u r e a uo f L u o c h u a nC o u n t y ,L u o c h u a n ,S h a a n x i 727400,C h i n a ;2.N a t i o n a lF o r e s t r y an dG r a s s l a n d A d m i n i s t r a t i o nK e y L a b o r a t o r y o f T r e eB r e e d i n g a n dC u l t i v a t i o n /N a t i o n a lF o r e s t r y an dG r a s s l a n dA d m i n i s t r a t i o n ,R e s e a r c hC e n t e r o f U r b a nF o r e s t r y ,R e s e a r c hI n s t i t u t e o f F o r e s t r y ,C h i n e s eA c a d e m y o f F o r e s t r y ,B e i j i n g 100091,C h i n a )A b s t r a c t :[O b j e c t i v e ]T h ea i m so f t h i s s t u d y a r e t or e v e a l t h e s p a t i o t e m p o r a l p a t t e r nc h a n g e so f e c o l o gi c a l l a n d t h a t a r i s e f r o mt h e c o m b i n a t i o no fb a s i c e c o l o g i c a l l a n da n d p r o d u c t i v ee c o l o g i c a l l a n d ,a n dt o p r o v i d e t h e s u p p o r t f o r t h e e x p l o r a t i o no f p r a c t i c a l e c o l o g i c a l s i g n i f i c a n c e o f f r u i t p r o d u c t i o n t o t h e a r e aw i t h l i m i t e d f o r e s t r e s o u r c e s .[M e t h o d s ]T h e q u a n t i t a t i v e c h a n g e s ,t r a n s f e r p r o c e s s e s ,a n ds p a t i a l h o t a n dc o l ds po t so f e c o l o g i c a l l a n dw e r e a n a l y z e db y u s i n g d a t a f r o mt h e s e c o n da n d t h i r d l a n d r e s o u r c e s s u r v e y.[R e s u l t s ]T h et o t a l e c o l o g i c a l l a n d i nL u o c h u a nC o u n t y i n c r e a s e db y4703.87h m2b e t w e e n2009a n d2019,w i t h f o r e s t l a n d a n do r c h a r d l a n dh a v i n g t h em o s t s i g n i f i c a n t g a i n s o f23103.4h m2a n d9025.31h m2,r e s p e c t i v e l y.A d d i t i o n-a l l y,t h e c o u n t y'ss t a b l ee c o l o g i c a l l a n da r e ar e a c h e du p t o108583.1h m2,w i t h w o o d l a n dc o m p r i s i n g t h e m a i n s t a b l e e c o l o g i c a l l a n d i n t h en o r t h e r n l o wh i l l y a r e a,a c c o u n t i n g f o r90.04%o f t h e r e g i o n.T h e c e n t r a l a n d s o u t h e r n t a b l e l a n d s c o n t a i n e d a s i g n i f i c a n t p r o p o r t i o n o f s t a b l e e c o l o g i c a l l a n d,w i t h p r o d u c t i v e e c o l o g i c a l l a n d a c c o u n t i n g f o r44.35%a n d45.7%o f t h e t o t a l s t a b l ee c o l o g i c a l l a n d,r e s p e c t i v e l y.T h e p r o p o r t i o no f e c o l o g i c a l l a n dw a s a n a l y z e db y u s i n g l o c a l s p a t i a l a u t o c o r r e l a t i o n,r e v e a l i n g t h a t t h e a g g r e g a t i o n p a t t e r no f b a s i c e c o l o g i c a l l a n d r e m a i n e d c o n s i s t e n t b e t w e e n2009a n d2019.H o w e v e r,t h e s p a t i a l a g g r e g a t i o n p a t t e r n o f p r o d u c t i v e e c o l o g i c a l l a n dc h a n g e dc o n s i d e r a b l y d u r i n g t h i s p e r i o d.S p e c i f i c a l l y,t h eh i g h-h i g ha g g r e g a t i o n a r e a a n d l o w-l o wa g g r e g a t i o na r e a i n c r e a s e db y6079.64h m2a n d10792.11h m2,r e s p e c t i v e l y,w h i l et h e s t a t i s t i c a l l y i n s i g n i f i c a n t a r e a d e c r e a s e db y18309.15h m2.T h e c h a n g e i n p r o d u c t i v e e c o l o g i c a l l a n d p r i m a r i l y r e p r e s e n t e db yg a r d e n l a n d,s i g n i f i c a n t l y i m p a c t e dt h ec o u n t y'se c o l o g i c a l l a n d p a t t e r n.T h i sc h a n g e l e dt o t h e d e c r e a s e i n t h e h i g h-h i g h a n d l o w-l o wa g g r e g a t i o na r e a sb y18262.62h m2a n d8373.14h m2,r e s p e c t i v e l y, a n d t h e i n c r e a s e i n t h e s t a t i s t i c a l l y i n s i g n i f i c a n t a r e ab y27725.61h m2.N o t a b l y,t h e i m p r o v e d i n c o m e l e v e l o f r u r a l f a r m e r s a n d p l a y e d a c r u c i a l r o l e i n p r o m o t i n g t h e s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t o f t h e r e g i o n a l e n v i r o n-m e n t.[C o n c l u s i o n s]T h e p r o d u c t i v e e c o l o g i c a l l a n d r e p r e s e n t e db y o r c h a r d s h a da g r e a t i m p a c t o n t h e s t a b i l i t y o f e c o l o g i c a l l a n d i nL u o c h u a nC o u n t y,a n d t h e e c o l o g i c a l r e s e a r c ho n f r u i t p r o d u c t i o n i na r e a sw i t h l i m i t e d f o r e s t l a n d r e s o u r c e s s h o u l db e s t r e n g t h e n e d i n t h e f u t u r e.K e y w o r d s:e c o l o g i c a l l a n d;s p a t i a l p a t t e r n;s p a t i a l s t a t i s t i c s;L o e s sP l a t e a u;L u o c h u a nC o u n t y生态用地是以发挥生态功能或生态效应为主的土地利用类型[1]㊂生态用地既是区域生态系统服务功能的重要载体,也是区域生态安全格局最重要的物质基础[2],其数量多寡㊁质量高低与时空稳定性更是衡量区域生态环境优劣的重要指标[3],对于地区可持续发展目标的实现具有重要现实意义,在维护生态平衡㊁保障国土生态安全㊁应对全球气候变化等方面具有特殊地位[4]㊂目前,随着以 三区三线 为核心的国土空间规划的全面开展,生态用地的实践指导意义更为突出[5]㊂由于生态用地跨越了生态学㊁地理学㊁土地科学和管理科学等不同学科,并在理论到实践之间建立了重要的联系,因此,其作为科学概念,自2004年一经提出便迅速引起了学术界的广泛关注与深入讨论[6-7],并迅即成为了国内土地利用/土地覆盖领域最重要的研究议题与热点[8-9]㊂从已有研究成果来看,相关研究主要集中在生态用地概念内涵与分类[10]㊁生态用地及其生态服务功能的时空演变与驱动力分析[11]㊁生态用地时空景观格局与优化[12]㊁生态用地安全格局及其优化等方面[13],近年来随着国家空间规划的逐步实施,生态用地研究也逐渐转到了 三生 空间领域[5,14]㊂总体来看,随着生态建设实践的不断推进,生态用地总体呈现了外延不断扩大㊁分类实践逐步深入的趋势,并从最开始仅限于西北干旱绿洲区的脆弱环境[6],慢慢渗透深入到不同的重点生态功能区[15],再逐步深入到城市生态用地[16]㊁区域生态用地[9]㊁乡村生态用地[17]㊁ 三生 空间与生态红线等范畴[14],随着其内涵的丰富与外延的扩大,生态用地与生产实践的关系越来越密切,其实践指导意义也越来越强;其次,就研究数据支撑现状来看,其正从中尺度的l a n d s a tT M数据产品逐步深入到高分影像数据[18],随着以国土三调数据为基础的 一张图 的逐步实施,将对未来的生态用地研究提供更为详尽而扎实的数据支撑;第三,从研究的空间尺度来看,过去的相关研究大多以县域及其以上的行政区域或自然区域为研究单元,因而研究结果的趋势性较强,但针对某一更小的空间单元时,在针对性与实践指导性方面常常显得力不从心;第四,目前的研究成果中,除了相关的生态用地变化模拟研究具有较强的空间可视性展示效果外,绝大多数的研究工作对于时空异质性的把握还不够充分,因此相关成果对区域生态保护与国土空间规划的针对性与有效性方面则相对不足;第五,相关研究成果集中于林地㊁草地㊁湿地㊁城市绿地等土地利用类型,而对于生产性生态用地等其他生态用地地类,目前也还仅仅停留在生态用地类型分类上,缺乏更进一步的深入研究,随着‘国务院办公厅关于坚决制止耕地 非农化 行为的通知“(国办发明电 2020 24号)和‘国务院办公厅关于防止耕地 非粮化 稳定粮食生产的意见“(国办发 2020 44号)的发223水土保持研究第31卷布与实施,对于一些果业生产专业区域而言,这一缺陷构成的学术理论短板与实践脱节问题也愈发突出㊂为此,我们选择全国优势农产品(苹果)产业化建设示范县和陕西省唯一的 一县一业 示范县 洛川县为研究区域,基于1ʒ10000国土资源数据支撑,从空间格局的视角,以村级行政单元为基础,对其2009 2019年10a间的生态用地空间格局变化及其环境和社会影响进行分析,以探索果业生产对于林地资源有限区域的现实生态意义,进而为生态用地的保护和高效利用提供科学依据㊂1材料与方法1.1研究区概况洛川县地处陕西省中部㊁黄土高原南部,位于东经109ʎ18'14ᵡ 109ʎ45'47ᵡ和北纬35ʎ26'29ᵡ 36ʎ04' 12ᵡ,是黄土高原面积最大㊁土层最厚的塬区,县域总面积1793.12k m2㊂境内塬面平均海拔1100m,黄土层厚80~140m,地势东北高西南低,北部是黄土低峁丘陵区,中部是黄土台塬区,南部为黄土残塬沟壑区(图1)㊂全县地处暖温带,属大陆性季风气候,年平均气温9.9ħ,昼夜温差12.8ħ,年降雨量592.6 mm,年均日照2525h㊂由于塬面平坦㊁土地宽广㊁雨热同季㊁昼夜温差大等特点,长期以来便拥有 陕北粮仓 和 苹果之乡 的美誉㊂洛川属暖温带半湿润落叶阔叶林,处黑垆土地带,区域内共分9个土类,11个亚类,22个土属,59个土种;其中黄土性土分布最广,占总土地面积的48.23%;其次为黑垆土,占总土地面积的23.16%;第三是灰褐土,占总土地面积的21.51%;第四是红土,占总土地面积的5.23%㊂洛川县现辖7镇1乡1个街道办(图1),截至2019年年底,全县常住人口21.73万人,人口自然增长率2.8ɢ,人口密度约为121人/k m2㊂2019年全年地区生产总值243.87亿元,地方财政收入1.427亿元,城镇居民人均可支配收入34957元,农村居民人均可支配收入13249元㊂1.2生态用地分类与研究数据生态用地分类是一个非常复杂的研究议题,受研究视角㊁研究尺度㊁关注焦点等不同因素的影响,目前分别提出了区域[3,6-7]㊁城市等[9]不同空间实体的生态用地分类,另外也有学者提出了基于土地管理角度的生态用地分类方案[8],这些研究工作对于生态用地的拓展和深化起到了非常重要的作用㊂然而,面对目前最为急迫的国土空间规划实际需求,这些方案因其包容性差的缺陷总难以给人以满意的效果,因此探索新形势下的包容性生态用地分类,便成为了首当其冲的工作任务,G u o等[10]提出的服务于生态红线实施的㊁基于管理导向的生态用地分类系统,因其与现有土地利用分类系统衔接的有效与实践应用的多尺度性,而成为目前包容性最高的分类体系[10]㊂在本项研究中,考虑到洛川县作为全国 苹果生产专业县 ,苹果种植总面积已达到35333h m2,覆盖了82%的耕地和95%以上农户,苹果收入占到农民收入95%以上,以及果园平均寿命30a具有远高于耕地的生态与环境效益的客观事实,在分析生产性生态用地时,我们只考虑了园地,而未将该区域仅种植1a生农作物的耕地纳入生态用地的考虑视角㊂研究数据为洛川县自然资源局提供的第二次(2009年)和第三次(2019年)国土资源调查1ʒ10000矢量数据㊂原数据共包含湿地㊁耕地㊁园地㊁林地㊁草地㊁商业服务用地㊁工矿用地㊁住宅用地㊁公共管理与公共服务用地㊁特殊用地㊁交通运输用地㊁水域与水利设施用地㊁其他用地共13个一级地类与64个二级地类㊂考虑到本文主要是探究生态用地的空间格局变化,为了简化土地类型数量,我们将土地分类共合并为耕地㊁园地㊁草地㊁林地㊁建设用地和水体6大类,其中生态用地包括林地㊁草地㊁水体和园地4类㊂注:基于标准地图服务系统下载的审图号G S(2022)1873号的标准地图制作,底图未做修改,下图同㊂图1洛川县卫星影像与地貌区划F i g.1T Mi m a g i n e a n d l a n d f o r md i v i s i o no fL u o c h u a n c o u n t y1.3研究方法1.3.1生态用地稳定性指数景观的稳定性是景观生态学中的核心研究议题之一[19],目前的景观稳定性概念大多借用了生态系统稳定性概念[20],尚没有一个可为学界普遍接受的㊁内涵与外延均很明确的概念㊂我们认为,景观的稳定性应该是指在一定区域内323第2期侯会延等:黄土高原沟壑区生态用地空间格局变化分析 以陕西省洛川县为例不同景观要素在时间尺度上保持其本质属性不变的特性,这些属性不随时间变化的生态用地组合可称之为稳定性生态用地㊂从土地覆盖/土地利用的角度来看,稳定性可以用一定区域内各类土地覆盖/土地利用类型面积随时间保持不变的比例来衡量[21-23]㊂为此,借用转移概率矩阵方法的结果,我们认为生态用地空间稳定性就是指在两个不同的时间点之间,生态用地在区域空间内保持其地类属性不变的特征㊂我们尝试提出生态用地稳定性指数作为定量刻画生态用地空间稳定性的参考工具,具体的计算方法分别为:P S I=ðn i=1A iAˑ100%(1)式中:P S I为生态用地稳定性指数;A i为在研究的时间段内研究区域中生态用地覆盖i类型保持覆盖性质不变的面积,这里i分别代表林地㊁草地㊁水体和果园;A为研究区域内各类土地覆盖的面积总和,研究区域可以使不同级别的行政区划单元,也可以是不同尺度的地理网格单元,文中为行政村的总面积;n为土地覆盖类型的总数㊂就同一区域的不同时间段或不同区域同一时间段的比较而言,P S I值越大,表明区域生态稳定度性越高;反之,稳定度则越低㊂1.3.2空间自相关分析空间自相关分析是研究某一区域属性时空格局演进的常用方法,通常采用M o r a n指数来进行测度,包括全局空间自相关和局部空间自相关两部分[24]㊂所有空间自相关分析研究均借助A r c G I S10.8软件平台,利用其空间统计模块的相关工具实现㊂2结果与分析2.1生态用地变化过程2.1.1生态用地总体变化过程就生态用地的空间分布而言(图2),在基础生态用地中,林地主要分布在北部的低峁丘陵区,该区域仅靠黄龙县的黄龙山林区,也是洛川县惟一的天然次生林分布区,另外在一些黄土川道也有零星分布;草地主要分布于黄土川道的河流上游以及沟道两侧梁卯的海拔较高部位,由于地形分割严重,均呈小片分布;水域呈线状与分散的块状散布于县域各处,其中以西部边界的洛河河道和东部边界区域的拓家河水库㊁石堡川水库最为出名㊂而生产性生态用地的果园,则全部分布于县境内的黄土塬梁等相对平坦宽厚的地形部位,并成为农村居民点的景观基质㊂图2洛川县2009年和2019年土地利用现状F i g.2L a n du s em a p o fL u o c h u a nC o u n t y i n2009a n d2019 2009年㊁2019年洛川县土地利用数据变化情况表明(表1),在过去的10a间,基础生态用地总体减少了4321.45h m2,其中草地减少规模为27566.65h m2,而林地和水体则分别增加了23103.4,141.8h m2;生产性生态用地总体上增加了2948.06h m2,其中耕地和果园面积分别减少和增加了6077.25,9025.31h m2;非生态用地的建设用地增加了1373.38h m2㊂表1洛川县2009年、2019年土地利用总体变化T a b l e1O v e r a l l c h a n g e o f l a n du s e i nL u o c h u a nC o u n t y i n1999a n d2019地类2009年面积/h m2占比/%2019年面积/h m2占比/%增(+)减(-)面积/h m2占比/%基础生态用地林地68218.7738.0491322.1850.9323103.4012.88草地47895.9626.7120329.3111.34-27566.65-15.37水体955.310.531097.110.61141.800.08小计117070.0465.28112748.6062.88-4321.45-2.41生产性生态用地耕地19507.3910.8813430.147.49-6077.25-3.39果园36104.0120.1345129.3225.179025.315.03小计55611.4031.0158559.4632.662948.061.64非生态用地建设用地6631.483.708004.864.461373.380.77 423水土保持研究第31卷从其内部变化过程来看(表2),10a 变化间隔期间,生态用地中以林地和园地最为稳定,其空间上保持不变的面积比例分别达到了89.07%,87.91%,以草地最不稳定,其保持不变的面积比例只有31.97%㊂从变化去向来看,2009年林地中分别只有6.34%,2.29%的面积分别转换成草地和耕地,而同期的园地中分别只有2.75%,4.95%,3.51%的面积转换为了林地㊁耕地和建设用地;耕地的稳定性也很差,保持不变的面积比例只有34.5%,转移去向主要为园地㊁林地和建设用地,转移概率分别达到53.7%,7.45%,3.49%;建设用地的稳定性极高,保持不变的面积比例达到了82.19%,其主要的转出方向为园地㊁林地和耕地,转移概率分别为8.3%,3.91%,3.45%㊂表2 洛川县2009年、2019年土地利用类型转移概率矩阵T a b l e 2 P r o b a b i l i t y m a t r i x o f l a n du s e t y pe t r a n s i t i o n i n L u o c h u a nC o u n t yi n2009a n d 2019地类林地草地水体园地耕地建设用地林地89.076.430.181.572.290.45草地57.8731.970.432.696.380.67水体14.2910.2765.970.967.151.36果园2.750.940.0587.914.953.41耕地7.450.320.5553.7034.503.49建设用地3.911.990.158.303.4582.192.1.2 稳定性生态用地的空间分布 从稳定性生态用地的空间分布来看(图3),林地稳定性斑块主要分布在北部的低峁丘陵区;水体的稳定性斑块较少,集中在中部塬区,另在残塬沟壑区有少量分布;草地的稳定性斑块主要分布在中部塬区和南部的残塬沟壑区;而园地的稳定性斑块则具有与草地相同的分布格局㊂图3 稳定性斑块类型与不稳定性斑块的转出类型空间分布图F i g .3 S pa t i a l d i s t r ib u t i o no f s t a b l e p a tc h t y p e s a n du n s t a b l e p a t c ho u t -t y pe s 从数量来看,全县生态用地稳定性斑块总面积108583.1h m 2(表3),其中以低峁丘陵区稳定性生态用地的面积最大,达到了45587.27h m 2,其内部林地稳定性斑块的面积又占到了整个稳定性生态用地斑块面积的90.04%;其次为中部塬区,该区域稳定性生态用地总面积42522.31h m 2,这其中又以稳定性园地所占比例最大,其占该区域稳定性生态用地的比例达44.35%,草地稳定性斑块面积占该区域的面积比例为22.36%;在残塬沟壑区,稳定性生态用地面积占该区域面积的47.84%,其中园地稳定性面积占该区域稳定性生态用地总面积的45.7%,草地稳定性斑块面积占稳定性生态用地的面积比例也达到了24.4%㊂表3 洛川县2009-2019年稳定性生态用地统计T a b l e 3 S t a t i s t i c s o f s t a b l e e c o l o g i c a l l a n da r e a i nL u o c h u a nC o u n t yf r o m1999t o 2019区域园地/h m2草地/h m2林地/h m2水体/h m2合计/h m 2园地占稳定性生态用地比例/%低峁丘陵区3612.10806.1441071.8497.1945587.277.92中部塬区18857.999506.4313877.16280.7342522.3144.35残塬沟壑区9355.494995.665870.20252.1820473.5245.70全县合计31825.5815308.2360819.20630.10108583.1029.312.1.3 生态用地稳定性指数总体变化 根据公式(1)计算的全县与不同生态区的稳定性指数结果显示(图4),以园地为代表的生产性生态用地对全县及各生态区域均有较大的影响,其对生态稳定性指数的影响幅度在6%~23.5%(图4)㊂在不包括园地的前提下,全县的生态用地稳定性指数为42.81%,低峁丘陵区㊁中部塬区和残塬沟壑区分别为74.44%,29.53%,25.98%,这与全县天然植被的分布格局非常一致;如果将稳定性园地考虑在内,则全县的生态稳定性指数达到60.56%,低峁丘陵区㊁中部塬区和残塬沟壑区则分别达到了80.85%,53.07%,47.84%,分别增加6.41%,23.53%,25.98%㊂2.2 生态用地空间格局分析2.2.1 生态用地的局部空间自相关分析 依托A r c G I S523第2期 侯会延等:黄土高原沟壑区生态用地空间格局变化分析 以陕西省洛川县为例平台,以2009年㊁2019年两个时段的村域生态用地占比为基础,在明确最佳空间邻域距离(8607m)条件下的不同类型生态用地M o r a n's I指数表明,全县两个时段的生态用地均存在显著的空间聚集分布特征(表4)㊂图4生态用地稳定性指数F i g.4E c o l o g i c a l l a n d s t a b i l i t y i n d e x i nd i f e r e n t r e g i o n s表42009年㊁2019年生态用地的全局统计T a b l e4G l o b a l s p a t i a l a u t o c o r r e l a t i o n s t a t i s t i c s(M o r a n's I)b e t w e e n2009a n d2019p e r i o d时间生态用地类型莫兰指数Z值得分p值聚集模式2009年基础生态用地0.1511977.259710.000000聚集园地0.2088469.9145940.000000聚集合计0.2598812.5766440.000000聚集2019年基础生态用地0.14536.9855060.000000聚集园地0.26115712.3499540.000000聚集合计0.35948217.88290.000000聚集注:在0.01置信水平下,各时段M o r a n's I指数的Z值得分均大于临界值2.58,符合显著性水平检验要求㊂生态用地局部空间自相关分析结果表明(图5),刚性生态用地的空间聚类格局在2009年和2019年间在全县尺度与分区域尺度上均未有显著变化,高 高值聚集区主要集中分布在低峁丘陵区及其与中部塬区的交界地带,低 低值聚集区主要分布在中部塬区中央以及残塬沟壑区㊂与基础生态用地的聚类格局不同,园地在2009年㊁2019年间发生的变化较大,且这种变化主要发生在中部塬区与残塬沟壑区,其中中部塬区低 低聚类区有所扩大,而高 高聚类区明显缩小,但在残塬沟壑区,2019年与2009年相比,随着低 低聚类区和高 低聚类区完全消失,新出现了大范围的高 高聚类区与小范围的低 高聚类区域㊂正是由于园地的数量与时空变化,直接促进了全域生态用地尺度下聚集效应的空间变化,一方面中部塬区高 低㊁低 高和低 低聚类区域的范围有所扩大,另一方面在残塬沟壑区低 低聚类区范围急速缩小与统计不显著区域快速扩张㊂从聚集类型统计结果看(表5),在2009 2019年时段内,只考虑基础生态用地格局的情境下,高 低和低 高聚集区的大小没有发生变化,当将园地考虑在内时,则直接导致了高 低和低 高聚集区的增加变化,10a间分别增加了8373.14,2773.3h m2;统计不显著区域则从单纯的减小变化逆转为了空间增长;高 高值聚集区和低 低值聚集区也双双由纯基础生态用地在空间范围上的小幅增加逆转为了大幅减小,减小面积分别达18262.62,20609.42h m2,这一转变使得不同聚集类型在县域空间上更为均衡㊂图5洛川县生态用地局部聚集分析F i g.5L o c a l s p a t i a l a u t o c o r r e l a t i o no f e c o l o g i c a ll a n d i nL u o c h u a nC o u n t y2.2.2生态用地的空间热点分析研究区域不同生态用地类型的空间热冷点分析结果显示(表6,图6),就基础生态用地而言,2009年与2019年的空间热㊁冷点格局没有太大变化,冷点面积减少了4066.5 h m2,热点面积与统计不显著区域面积仅分别增加了1748.1,2318.6h m2;从园地视角来看,其冷热点空间格局变化很大,2009年时热点只集中分布在中部塬区,而冷点以5个大小不同的斑块散布在全县的3个区域中(图6B),到了2019年,热点区域迅速连片扩散至南部的残塬沟壑区(图6E),而冷点区域则集中分布在了北部的低峁丘陵区和中部塬区的西北部(图6B㊁图6E),其中北部低峁丘陵区空间分布及其空间构型变化不大,而中部塬区的西北部则围绕县城所在地的凤栖街道呈现明显扩大(图6E)㊂623水土保持研究第31卷表5 不同时期生态用地空间聚集类型统计T a b l e 5 S t a t i s t i c s o f s p a t i a l a g g r e g a t i o n t y pe s i nd if f e r e n t t i m e s h m 2聚集类型2009年基础生态用地园地合计2019年基础生态用地园地合计增(+)减(-)基础生态用地园地合计高 高值聚集区42969.2623152.8761439.4143706.8729232.5143176.79737.606079.64-18262.62高 低值异值区19410.58844.564935.7519410.582295.5513308.880.001450.998373.14低 高值异值区189.1520537.211703.74189.1520523.624477.040.00-13.592773.30低 低值聚集区25441.4930562.0032194.1825810.3541354.1111584.76368.8610792.11-20609.42统计不显著区91302.42104216.2679039.8390195.9585907.11106765.44-1106.46-18309.1527725.61园地的存在及其空间分布也极大影响到全县的生态用地冷㊁热点空间格局(图6C ㊁图6F )㊂首先,将2009年横跨北部低峁丘陵区和中部塬区的热点区域,压缩到了2019年的中部塬区,从而将北区低峁丘陵区热点和统计不显著区域平分秋色的空间格局,改变成了以统计不显著区域占绝对优势的空间格局;其次,在中部塬区形成了以凤栖街道为中心的冷点区域,同时将南部残塬沟壑区以冷点区域占绝对优势的格局逆转成了以统计不显著区域占优势的格局,冷点区域被压缩到了县界南部和西部边缘地带㊂表6 不同时期生态用地热点类型统计T a b l e 6 S t a t i s t i c s o f s p a t i a l h o t t y pe s i nd if f e r e n t t i m e s h m 2热点类型2009年基础生态用地园地合计2019年基础生态用地园地合计增(+)减(-)基础生态用地园地合计冷点合计36701.2032600.3840191.3032634.6844543.8436042.88-4066.511943.5-4148.4热点合计43578.1030958.6355803.4845326.0742322.9625341.821748.111364.3-30461.7统计不显著区99033.60115753.8883318.12101352.1592446.10117928.202318.6-23307.834610.1图6 洛川县生态用地热点分析F i g .6 T h e h o t s p o t a n a l y s i s o f e c o l o gi c a l l a n du s e i nL u c h u a nC o u n t y3 讨论黄土高原由于自然及历史原因,水资源贫乏,干旱㊁土壤退化等问题严重,是我国人口㊁资源㊁环境矛盾最集中㊁治理难度最大的区域之一[25],而以延安为中心的黄土高原中部丘陵沟壑区,又是该区生态环境恶劣㊁水土流失最为严重的区域[26]㊂因此,增加植被覆盖㊁改善生态环境一直是该区域生态建设的重中之重[27]㊂本项研究结果显示,洛川县近10a 的生态用地变化以基础生态用地的小幅减少和生产性生态用地的巨量增加为主要特点,其中草地减少面积最大,达到了27566.65h m 2,耕地减少了6077.25h m 2,与之相对应的是林地和果园的大幅度增加,其中林地增加23103.4h m 2,果园增加9025h m 2㊂从其内部转移方向来看,草地和耕地减少的土地面积绝大多数流向了林地和果园,这与邱海军等[28]的研究的结论一致㊂从生态功能与生态服务效果来看,林地㊁草地和耕地的单位生态服务功能价值分别为30530.8,18075.1,20900元/h m 2[29],而经济林为54994.81元/h m 2,扣除其产品价值外,其生态服务功能价值依然高达44034.34元/h m 2[30],很显然,研究区域目前的土地利用变化是一个具有明显生态环境改善效应的变化过程㊂723第2期 侯会延等:黄土高原沟壑区生态用地空间格局变化分析 以陕西省洛川县为例除生态效益之外,耕地向果园转变还产生了巨大的经济与社会效益㊂从研究区域果园面积与农民纯收入变化来看(图7),2004年是一个分水岭,在1992 2004年,全县苹果种植面积由10777.5h m2稳步增加到33130h m2,在2004年之后,全县苹果生产面积基本上稳定在334100h m2左右,其占耕地面积的比重也由1992年的24.9%增加到了2020年的77.92%,目前全县农村人均占有果园0.22h m2㊁户均0.83h m2,位居全国苹果基地县之首㊂随着苹果产业的发展,农民人均纯收入也从2001年的2269元增加到了2020年的14356元,整整翻了6.3倍,人均苹果收入占农民人均年纯收入的比例也从2001年的69.63%增加到了2020年的100%㊂可以说,洛川已经成为了践行习近平总书记 两山论 的生动样板㊂图7洛川县果园面积与农民人均纯收入变化F i g.7C h a n g e s o fO r c h a r da r e a a n d f a r m e r p e r c a p i t an e t i n c o m e i nL u c h u a nC o u n t y从上述分析可见(图5 6),在2009 2019年的10a间,基础生态用地的空间格局基本保持了稳定,其低 低聚类区域与冷点区域在空间上高度重合,其时间动态变化也主要为内部类型之间的转换(表2),这种内部地类向林地的流向变化只增强了相关基础生态用地的功能,但很难对长期形成的基础生态用地空间分布的不平衡性产生有效影响,从景观生态学景观格局决定景观过程与景观功能的视角来看[20],该情况对区域的可持续发展是非常不利的;以果园为代表的生产性生态用地的扩展,则在相当大的程度上改善了基础生态用地形成的空间不平衡性,一方面果园面积在持续增加,10a间面积净增9025.31h m2(表1),另一方面,其增加的面积主要来源于耕地(转移概率为53.7%)和建设用地(转移概率为8.3%)等非生态用地类型,相较于生态用地自身转换,源自生态用地系统外组分向生态用地的空间转换与扩展对整个研究区域生态用地格局的影响是巨大的㊂这一情况也启示我们,在生态资源相对稳定的区域开展生态建设,如果仅在基础生态用地范围内开展生态建设活动,其最终结果只对提高生态质量有效,受总体规模的制约,其很难对区域整体的生态用地空间格局产生影响,要想改变区域的生态用地空间格局,必须从基础生态用地类型以外的其他土地利用类型入手,生态效益与经济社会效益并举的经济林扩增无疑是一个最好的目标实现途径㊂4结论(1)2009 2019年,洛川县生态用地增加了4703.87h m2,其中林地和果园增加面积最大,分别增加了23103.4,9025.31h m2,虽然草地面积减少了27566.65 h m2,但其中的绝大部分转变为生态价值与效益更高的林地㊂非生态用地中,耕地面积减少了6077.25h m2,而建设用地则增加了1373.38h m2㊂(2)从生态用地10a间的空间稳定性规模与比例来看,全县稳定性生态用地面积达到了108583.1 h m2,但不同区域的类型差异较大,其中北部的低峁丘陵区稳定性生态用地面积最大,达到了45587.27 h m2,其内部林地稳定性斑块面积占到了90.04%;中部塬区与南部残塬沟壑区稳定性生态用地面积分别为42522.31,20473.52h m2,其以果园为代表的弹性生态用地类型为主,面积占比分别达到了区域稳定生态用地面积的44.35%,45.7%㊂(3)以果园为代表的生产性生态用地对全县与不同生态区域的生态稳定性指数有较大影响,影响幅度介于6%~23.5%㊂以全县论,在不包括生产性生态用地(果园)的情况下,生态用地的稳定性指数为42.81%,当包括弹性生态用地在内时,生态用地稳定性指数达到了60.56%㊂(4)生态用地占比的局部空间自相关分析显示, 2009年和2019年生态用地聚集度均以高 高值聚集区占优势,占县域面积的比例分别为34.26%,24.08%,823水土保持研究第31卷。
《2024年区域水资源承载力评价研究》范文
《区域水资源承载力评价研究》篇一摘要水资源是地球生命体系中至关重要的资源，而随着人类社会与经济的飞速发展，水资源的可持续利用成为一项迫切需要解决的课题。
本篇论文针对区域水资源承载力评价展开深入研究，旨在通过科学、系统的评价方法，为区域水资源的合理配置与高效利用提供理论支持与实践指导。
一、引言区域水资源承载力是指某一特定区域内，在满足社会、经济、环境等可持续发展需求的前提下，水资源能够持续供给并支撑当地人口、经济和环境持续发展的能力。
由于人类活动、气候变化和地形地貌等因素的综合影响，区域水资源承载力的评估与调整变得尤为关键。
本文基于多源数据及评价方法，力求深入挖掘并客观分析某一典型区域的水资源承载力状况。
二、研究区域概况本文选取的典型区域具有丰富的水资源储备和复杂的水资源利用情况。
该区域受自然环境与人为活动双重影响，水资源承载力呈现出一定的动态变化特征。
因此，对该区域进行深入的研究，有助于我们更好地理解水资源承载力的影响因素及其变化规律。
三、研究方法与数据来源本研究采用综合评价法，结合地理信息系统（GIS）技术，对区域水资源承载力进行定量与定性分析。
数据来源包括遥感数据、水文地质资料、社会经济统计数据等。
通过多源数据的整合与分析，力求全面、客观地反映该区域水资源承载力的实际情况。
四、评价模型构建根据区域特点及数据可获取性，构建了包括水资源量、水质状况、水生态状况、水资源利用效率及社会经济适应性等五个方面的评价指标体系。
其中，水资源量和水质状况为基本指标，水生态状况反映水资源的生态环境功能，水资源利用效率体现水资源的经济价值，社会经济适应性则反映社会经济发展对水资源的需求和承受能力。
五、评价结果与分析1. 水资源量与水质状况评价：该区域水资源量相对丰富，但部分地区存在季节性缺水问题。
水质状况总体良好，但局部地区受到一定程度的污染。
2. 水生态状况评价：水生态状况良好，但受人类活动影响，部分河流生态系统存在退化现象。
宁夏引黄灌区水资源利用现状及存在问题分析
宁夏引黄灌区水资源利用现状及存在问题分析一直以来，引黄灌区是宁夏解决农业生产灌溉用水的一个重要措施，在农业经济建设和发展中发挥着不可替代的作用。
本文主要对当前宁夏引黄灌区水资源利用现状及存在的问题进行深入探讨，并探讨相应的解决对策。
标签：宁夏；引黄灌区；水资源利用引黄灌区在宁夏地区的经济发展做出了重大贡献。
但在实践中，存在水资源利用率低、水利工程老化、水资源管理不佳及水体污染等问题，在很大程度上降低了灌区整体效益。
为实现科学的引黄灌区，充分利用水资源，必须对存在的问题进行分析，找出针对性解决措施。
一、宁夏引黄灌区的水资源利用现状及问题（一）水资源开发及利用现状分析在取水方面，截止2015年低，整个宁夏地区的取水量超过75.157亿m3，包括地下取水6.012亿m3，取地表水0.928亿m3，取黄河水68.217亿m3。
在用水方面，同年全区农业灌溉取水量为67.735亿m3，占总全区总取水量的90.1%；工业生产取水4.781亿m3，占比6.4%；城镇居民生活取水1.320亿m3，占比0.18%；农村居民和牲畜取水量为0.691亿m3，占比0.9%。
在耗水量方面，宁夏全区一共消耗水量为39.263亿m3，包括地下水2.632亿m3，黄河水35.365亿m3，地表水1.266亿m3。
另外，从水环境看，黄河入境断面下河监测站监测数据显示，全年水质为Ⅱ～Ⅲ类，水质较好。
出境断面监测数据显示，水质全年Ⅲ～Ⅳ类，丰水期水质要好于枯水期。
（二）存在的问题一是水资源利用率不高。
引黄灌溉自流灌区，水利工程老化严重，渗漏问题突出，导致水资源利用率不高，利用系数仅仅在0.43～0.45，且平原区域的农业生产以漫灌为主，粗放型灌溉，排引比超过0.58。
水稻的毛灌定额是20080m3/hm2，水浇地平均毛灌定额为15020m3/hm2，这大幅超出了作物实需水量。
数据显示，作物水分生产率仅仅为0.65kg/m3，和现阶段黄河流域节水灌区的1.84～2.05kg/m3有较大差距，可以看出农业生产用水存在严重的浪费问题。
分析黄河流域地下水资源利用状况
分析黄河流域地下水资源利用状况黄河是中国第二大河，发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓海拔4500m的约古宗列盆地，流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东等九省(区)，于山东省垦利县注入渤海。
干流河道全长5464km，落差4480m，流域面积79.5力。
量水)。
地下水耗水量指地下水取水量扣除其入渗地下含水层和回归河道的水量后的水量，其数据采用经验耗水率估算。
2001年黄河流域地下水取水量为137.76亿m3，其中农业取水量79.30亿m3，占全流域地下水取水量的57.6%;工业34.28亿m3，占24.9%;城镇生活12.14亿m3，占8.8%;其余为农村人畜用水。
全流域地下水耗水量为96.64亿m3，其中农业耗水量66.74亿m3，占全流域地下水耗水量的69.1%;工业13.37亿m3，占13.8%;城镇生活4.64亿m3，占4.8%;其余为农村人畜耗水。
按行政分区统计，地下水取水量和耗水量均以陕西省为最多，分别为30.64亿m3和20.91亿m3，相应占全流域的22.2%和21.6%。
沿黄各省(自治区)分行业地下水利用情况。
亿m3和2从3古的河套平原、土默特川平原、伊克昭盟黄河南岸平原，山西的太原盆地、临汾盆地、运城盆地，陕西的关中盆地、陕北风沙滩区，河南的伊洛河河谷平原、沁河下游平原及黄河下游平原等。
按流域分有渭河、泾河、北洛河、汾河、伊洛河、大汶河等流域。
其中渭河流域年平均为25.16亿m3，其次汾河流域年平均为16.99亿m3。
黄河流域近年来取用水量的变化呈逐年递增，自九十年代以来地下水取水量逐年递增，每年以1.7%左右增加;由1991年的115.9亿m3，增加到2001年的137.76亿m3，增加了21.86亿m3，增加18.9%。
4、结语，其中m3，形漏斗、鲁桥漏斗、渭滨漏斗，山西的宋月古漏斗、太原漏斗、运城漏斗。
同时这表明地下水的开采不仅超采并且部分直接争夺的地表径流水，如渭河流域的傍河水井和城市深层井，这样就减少了地表河川径流量。
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研究区包括山西、陕西、甘肃和宁夏 4省区。截 至 2004年, 4省总人口为 1. 02 108 人, 占全国总人 口的 7. 80% ; 4省区人均 GDP 基本低于全国平均水 平, 且和全国平均水平 的差距有进一 步扩大趋势。
根据中国和黄河水资源公报的数据及说明, 2004年 4省实际供水量 327. 20 108 m 3 ( 其中地表水资源 量 225. 70 108 m3, 地下水资源量 101. 50 108 m 3, 包括从黄河取水量 209. 12 108 m 3 ), 占其水资源总 量的 56. 06% , 开发利用程度较高; 其中农业用水量 247. 90 108 m3, 占总用水量的 75. 76% , 是主要用 水大户。
以黄土高原 4 省 2004 年水资源利用状况 ( 表 2)为例, 说明其水资源承载力的计算细节。
表 2 2004年黄土高原 4省水资源利用情 况 T ab. 2 U tilizat ion of water resources in th e 4 provinces in 2004
省份
山西 陕西 甘肃 宁夏 黄土高原
( 5) 模糊复合运算。模糊综合评价的原理是模 糊变换, 模型为:
B = A R = ( a1, a2, a3, , an )
r11
r1m
= ( b1, b2, b3, , bn ) ( 2)
rn1
rnm
综合评定采用数量化评判集 i 的值以及 B 矩
阵中各等级隶属度 bi 值, 根据下式计算:
3
bki i
32. 90 49. 70 96. 70 68. 60 247. 90
水资源总量 /108 m3
92. 50 309. 40 171. 90
9. 90 583. 70
总用水量 /108 m3
55. 90 75. 50 121. 80 74. 00 327. 20
注: 数据来源于中国水资源公报和中国统计年鉴
ui K 1
3 水资源承载力的评价
根据黄土高原 4省的自然、社会、经济和水资源 开发利用状况, 分别计算统计出每个评判因素对各 个等级的相对隶属度。在综合考虑各评判指标对水 资源承载能力影响程度的大小、不同指标之间的交 叉性的基础上, 参阅文献 15, 17 , 结合黄土高原实
际情况, 赋予各评 价因素不同的 权重: 水资 源利用 率、水资源量对水资源承载能力的影响较大, 故分别 赋予权重 0. 3; 降水量、人均占有水量赋予权重 0. 2。 因此, A = 0. 3, 0. 3, 0. 2, 0. 2 , 按照式 ( 2)即可求得 水资源承载力的最终评判结果矩阵 B。
评价因素 U
降水量 /mm
人均占有 水量 /m3
< 300
< 1 000
生态用 水量 /%
<1
评分值
1
0. 05
300~ 450 1 000~ 1 700 1 ~ 5 0. 5
> 450
> 1 700
> 5 0. 95
2. 3 评判矩阵 R 的计算
根据各评价因素的实际数值, 对照各因素的分
级指标 (表 1) 来分析推求评判矩阵 R 中的隶属度函
3 = 0. 95。这样便可以定量反映各等级因素对承载 能力的影响程度, 数值越高, 水资源开发的潜力也就 越大。
表 1 综合评价的分级值 Tab. 1 L eve ls of the evaluation indexes
评判 分级
V
v1 v2 v3
水资源利 用率 /%
> 75 75~ 50
< 50
数 rij的值。采用模糊化处理构建隶属度函数, 并使 其各级间平滑过渡。对于 v2 级即中间级, 令其落在 区间中点隶属度为 1, 两侧边缘点隶属度为 0. 5, 中 点向两侧按线性递减处理。对于 v1 和 v3 两侧区间, 则令距临界值越远属两侧区间隶属度越大, 在临界 值则属两侧等级的隶属度各为 0. 5。按上述思想构
生态用水量 / 108 m3
0. 3 0. 7 0. 2 0. 4 1. 6
降水量 /mm
479. 60 596. 30 257. 10 241. 30 393. 58
评 价因素 U1 为水资源利用 率, 评价等 级 V = 0. 05, 0. 5, 0. 95 , 其分级标准见表 1。根据公式计 算 单 因 素 U1 的 相 对 隶 属 度 和 评 判 集 r = 0, 0. 74, 0. 26 , 同理可得其余评价因素 U2, U3, U4 的评判集合组成 R, 然后将矩阵 A 与 R 相乘, 即可得 到最终评判结果矩阵 B:
测性、可靠性及充分性原则, 参照全国水资源供需分
析中的指标体系, 考虑水资源及其利用特点, 选取水
资源利用率、降水量、人均占有水量、生态用水率 4
个评价指标。按照这 4个因素评价我国水资源承载
能力的影 响程度, 并 借鉴其 他一 些水 资源评 价标 准 9, 15 , 将上述因素对水资源承载能力影响程度划
( 3) 建立隶属度函数, 构造模糊关系矩阵。隶 属度函数的构建是模糊应用数学应用的关键, 可确 定各指标实际值的隶属度, 进行单因素评价, 并得到
* 收稿日期: 2007- 11 - 01; 修订日期: 2007- 12- 28
基金项目: 国家自然科学基金项目 ( 50479052) ; 国家科技支撑计划课题 ( 2006BAD 11B04) ; 西北农林科技大学青年学术骨干计划资助课 题
人口 / 104 人
3 335. 07 3 705. 00 2 619. 00
588. 00 10247. 07
人均水资源 占有量 /m3
277. 6 835. 09 656. 36 168. 37 569. 59
人均用水量 /m 3
180 220 480 1 780 319. 31
农业用水量 / 108 m 3
分为 3个等级 (表 1) 。降水的划分主要参照西北地 区水资源合理配置和承载能力研究成果 17 , 人均水
资源量指标划分主要根据国际上通用的判别标准, 以人均水资源进行缺水程度划分 18 , 水资源利用率
和生态用水量则参考文献 12 得到。 v1 表示承载
能力较弱, 说明当地水资源承载能力已接近其饱和 值, 易发生水源短缺, 制约社会经济的发展, 水资源 进一步开发必然导致环境恶化, 出现不可持续发展; v3 表示承载能力较强, 该地区水资源开发仍有一定 的环境容量, 其供给情况较为乐观; v2 级情况则介于 以上两级之间, 表明本流域水资源开发利用已有相 当规模, 但仍有一定的开发利用潜力, 水资源的供给 需求在一定程度上能满足区域内的社会发展。为了 更好地反映各等级水资源承载能力情况, 对评判集 等级 用 1 分 制 数 量 化: 1 = 0. 05, 2 = 0. 50,
B = A R = ( 0. 3, 0. 3, 0. 2, 0. 2) 0 0. 74 0. 26
0 0. 12 0. 88 = ( 0. 288, 0. 370, 0. 342)
作者简介: 张建兴 ( 1982 - ), 男, 山西晋城人, 硕士生, 主要从事农业水土环境方面的研究. E - m ai:l zh jianx ing820417@ 163. com
通讯作者: 马孝义. E- m ai:l x iao yi m a s@l yahoo. com. cn
11 6
第 26卷 第 1 期 2009年 1 月
干 旱区 研 究 AR ID ZON E RESEAR CH
文章编号: 1001- 4675( 2009) 01- 0115- 05
V o.l 26 N o. 1 Jan. 2009
黄土高原地区水资源承载力动态变化分析
以山西、陕西、宁夏、甘肃 4省为例*
张建兴 , 马孝义 , 赵文举 , 王波雷 , 王术礼
0. 5
1
+
u K
i 2
-K -K
1 1
,
K1
ui
K2
0. 5 1+ K 3 - ui , K2 - ui
ui < K1
uv2 =
,
0. 5
1
+
K K
3 3
-
u K
i 2
,
K2
ui
K3
uv1 =
0. 5
1- ui - K3 K2 - K1
,
K1
ui K 2
( 4)
0
ui > K1
0. 5 1- K 3 - ui , K2 - ui
2 模糊评判方法
2. 1 模糊评判方法步骤 模糊综合评价是通过构造模糊子集把反映被评
为事物的模糊指标进行量化, 然后利用模糊变换原 理综合评价各指标, 其评判过程一般可归纳为以下 几个步骤 : 15- 16
( 1) 建立因素集 U = u1, u2, u3, , un , 即有 n 个评价指标。
( 2) 确立评价集 V = v1, v2, v3, , vm , 即代表 评价等级、分类的集合, 每一等级可对应一个模糊子 集。
( 西北农林科技大学 旱区农业水土工程教育部重点实验室, 陕西 杨凌 712100)
摘 要: 水资源承 载力对地区经济可持续发展和群众生活的物质基础具有重要影响, 是达到地区社会、经济和环境 不断优化的关键。采用模糊综合 评价方法, 选取水资 源利用率 、降 水量、人均 占有水量 和生态 用水量 为评价 指标, 对黄土高原 4省 1994- 2004年的水资源承载力进行了综合及分区评价。结果表明: 黄土高原 4省水资源承载力在 1994- 2004年总体 上呈缓慢上升趋势, 说明水资源有向良性发展趋 势; 陕 西和山西 省水资源承 载力较高, 2省水资 源开发利用有较大空间 , 甘肃和宁夏水资源承载力已趋于饱和, 实施跨流域调水和节水措施势在必行。 关键词: 水资源承载力; 黄土高原 ; 模糊评价; 山西; 陕西; 宁夏; 甘肃 中图分类号: TV213. 4 文献标识码: A