北方农牧交错带西段退耕对生态系统主要服务功能影响研究

摘要

北方农牧交错带西段地处黄土高原北部，作为典型的生态脆弱区，该地区是我国退耕还林、还草等生态工程的首批试验实施区，其生态退耕的实施进展及其引起的生态效应得到了学者们的广泛关注。在退耕还林、还草等大规模的人为活动影响下，区域用地结构及生态系统服务功能必然会产生一系列变化，厘定北方农牧交错带西段地区退耕对生态系统主要服务功能的影响，有利于对区域内退耕的生态成效进行综合性的评估，并能为区域生态修复工程的规划建设提供依据。本研究基于RUSLE和InVEST等生态模型，并辅以遥感监测和GIS空间分析方法，在利用多期土地利用数据分析北方农牧交错带西段地区农田退耕时空特征基础上，进一步系统分析了2000-2005年、2005-2010年和2010-2015年三个时段内耕地退耕带来的生态系统土壤保持、水源供给和水源涵养服务功能变化。主要研究结果如下： （1）2000-2005年耕地退耕强度最大，是区域内退耕还林、还草工程的重点实施期，耕地转为林、草地，分别导致耕地面积建减少439.2km2和940.83km2，占此时段耕地减少总面积的比重为27.24%和58.33%，是耕地减少的主导方式。2005-2010年耕地减少总面积在三段时期中最少，但仍以退耕还林、还草为主，其中退耕还林总面积占此时段退耕总面积的69.53%。城镇扩张占用耕地是2010-2015年耕地减少的主导因素，占此时期内耕地减少总面积的72.88%，退耕还林、还草面积比重较小，已不在生态退耕范畴之中。15年间，退耕发生区逐渐从东北和西南部迁移到东部和中部地区。 （2）2000-2005年和2005-2010年退耕区域土壤保持量都呈现增加趋势，分别增加了21.51×104t和31.23×104t，各占退耕前土壤保持总量的17.5%和57.08%，增加的土壤保持量主要来源于退耕还林、还草。2010-2015年因耕地大多转为建设用地，造成退耕区土壤保持量总体减少0.8×104t。退耕还林、还草带来的土壤保持效益在不同坡度等级差别较大，土壤保持增加量总体随坡度升高呈下降趋势，坡度小于5°的区域内生态退耕使土壤保持量增加最多，增长幅度最高；20°~25°的坡度区域土壤保持增加量最少，25°以上陡坡耕地虽土壤保持增加总量不高，但增长率较高，是新一轮生态工程实施的重点政策扶植区。 （3）退耕区域的水源供给量在2000-2015年内呈现先增加后减少趋势，除耕地转建设用地造成水源供给量减少外，其他的耕地转类流向均使水源供给量总体增加。2000-2005年和2005-2010年，退耕区域水源供给总量分别增加了5.66×106m3和0.29×106m3，分别占退耕区域退耕前水源供给总量的9.1%和1.32%，增加的水源供给量均主要来自退耕还林、还草。2010-2015年，由于建设用地的大面积扩张导致水源供给量总体下降，退耕区水源供给总量净减少15.39×106m3，占2010年退耕区水源供给总量的55.86%，下降率较高，内蒙古自治区的呼和浩特市是最明显的水源供给功能下降区。 （4）北方农牧交错带西段退耕区域水源涵养总量在2000-2015年间始终保持增加趋势，除建设用地侵占耕地造成水源涵养量减少外，其他的退耕流向均使水源涵养量总体增加。2000-2005年，退耕区域水源涵养总量净增加105.29×105m3，占该区退耕前水源涵养总量的58.8%，由退耕带来的水源涵养增加量远高于后两段时期。2005-2010年，虽然水源涵养增加量远远小于前期，但最优退耕模式的形成使得水源涵养量增加率在三段时期中最高，水源涵养增加率高达81.07%。2010-2015年水源涵养总量整体虽略有增加，但耕地转建设用地造成水源涵养量大幅度减少，减少明显的区域主要集中在内蒙古自治区的呼和浩特市和凉城县。

目录

声明

1引言

1.1研究背景和意义

1.1.1研究背景

1.1.2研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3研究内容

1.4研究方法

1.4.1文献研究法

1.4.2定量模型计算法

1.4.3 GIS空间分析法

1.5技术路线

2研究区概况

2.1研究区范围

2.2自然环境概况

2.2.1地形

2.2.2气候

2.2.3土壤

2.2.4植被

2.2.5河流水系

2.3社会经济发展概况

2.3.1人口状况

2.3.2经济发展状况

3生态系统主要服务功能估算方法与数据处理

3.1耕地动态变化数据来源与处理

3.2土壤保持功能估算方法及校验

3.2.1估算方法

3.2.2数据收集处理及校验

3.3水源供给功能估算方法及校验

3.3.1估算方法

3.3.2数据收集处理及校验

3.4水源涵养功能估算方法及校验

3.4.1估算方法

3.4.2数据收集处理及校验

4北方农牧交错带西段地区耕地退耕时空特征分析

4.1 2000-2005年北方农牧交错带西段地区退耕时空特征

4.2 2005-2010年北方农牧交错带西段地区退耕时空特征

4.3 2010-2015年北方农牧交错带西段地区退耕时空特征

5北方农牧交错带西段地区退耕对生态系统土壤保持功能影响分析

5.1北方农牧交错带西段土壤保持功能空间分布特征

5.2北方农牧交错带西段土壤保持功能时间变化特征

5.3北方农牧交错带西段退耕区土壤保持功能变化对比分析

5.4不同坡度等级退耕还林、还草对土壤保持功能的影响

6北方农牧交错带西段地区退耕对生态系统水源供给功能影响分析

6.1北方农牧交错带西段水源供给功能空间分布特征

6.2北方农牧交错带西段水源供给功能时间变化特征

6.3北方农牧交错带西段退耕区水源供给功能变化对比分析

7北方农牧交错带西段地区退耕对生态系统水源涵养功能影响分析

7.1北方农牧交错带西段水源涵养功能空间分布特征

7.2北方农牧交错带西段水源涵养功能时间变化特征

7.3北方农牧交错带西段退耕区水源涵养功能变化对比分析

8结论与展望

8.1结论

8.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与课题及发表论文

致谢