【摘 要】
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水源涵养功能是生态系统服务的重要功能之一,可以减缓地表径流,减少水土流失,在水资源保护和维护生态系统安全方面极为重要。沱江流域位于四川盆地腹地,是四川重要的水源涵养区,同时也是长江中上游重要的生态屏障,对维持整个四川乃至整个长江流域的生态稳定至关重要。因此,定量描述沱江流域水源涵养功能时空变化格局,探究未来情景模拟土地利用变化的水源涵养功能,研究结果对生态文明建设与水源涵养保护具有重要的现实意义。
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水源涵养功能是生态系统服务的重要功能之一,可以减缓地表径流,减少水土流失,在水资源保护和维护生态系统安全方面极为重要。沱江流域位于四川盆地腹地,是四川重要的水源涵养区,同时也是长江中上游重要的生态屏障,对维持整个四川乃至整个长江流域的生态稳定至关重要。因此,定量描述沱江流域水源涵养功能时空变化格局,探究未来情景模拟土地利用变化的水源涵养功能,研究结果对生态文明建设与水源涵养保护具有重要的现实意义。本文收集整理2000-2018年气象资料数据(气温、降水、太阳辐射等)、土地利用数据、DEM数据和土壤理化性质数据等数据,基于In VEST模型计算分析沱江流域2000-2018年生态系统水源涵养功能时空分布格局,分析不同土地利用类型的水源涵养功能,研究流域水源涵养功能冷热点空间分布。通过地理探测器模型定量分析自然和人为影响因子对水源涵养功能的影响。基于Geo SOS-flus模型模拟自然发展、经济发展和生态优化三种未来土地利用情景,模拟未来情景下研究区水源涵养功能。主要研究结果如下:(1)基于In VEST模型将需求数据本地化,实验表明当Z取值7.8时,模拟产水量与自然径流量拟合精度最高。基于产水量模拟结果计算研究区水源涵养功能,研究结果表明:沱江流域2000年、2005年、2010年、2015年和2018年的水源涵养量分别是27.29×10~8m~3、36.38×10~8m~3、39.13×10~8m~3、38.45×10~8m~3和48.29×10~8m~3,水源涵养量呈不断增加趋势。但水源涵养功能在空间上分布不均衡,功能较高的区域主要集中在流域北部的龙门山脉和流域南部丘陵山地地区以及流域的林地区域内;功能较低的区域主要分布在经济发达城市、乡镇中心以及城市周边的耕地。2018年水源涵养总量高的地级市县分别是彭州市、绵竹市、简阳市、仁寿县、资中县、富顺县。(2)沱江流域各类土地利用类型的水源涵养功能显示:2018年耕地水源涵养总量为33.29×10~8m~3占流域总量的80%;林地水源涵养量为11.22×10~8m~3,占总量15%;草地水源涵养量1.36×10~8m~3,总量占比为1.82%,总量占比少的原因是草地蓄水能力低于林地,且面积少占总面积比为1.6%;水域、建设用地和未利用地的水源涵养量分别为0.21×10~8m~3、2.16×10~8m~3以及0.05×10~8m~3。利用空间统计方法对研究区水源涵养功能进行冷热点空间分布统计分析,研究表明,2018年研究区水源涵养功能热点区分布较为零散,分布呈现出南北多中部少、上游高、下游低的特点;冷热点区域面积比例与2000年比较,热点区增加0.7%、次热点区面积减少4.27%、不显著区增加了7.4%、次冷点区增加0.17%、冷点区减少2.54%。(3)选取11个自然、人为因素与沱江流域水源涵养功能进行地理探测,探测结果为:自然因子中前三个主导影响因子为温度因子、降水因子、土壤类型因子,人为活动因子中土地利用因子为主要影响因子;两两因子间存在非线性增强和双因子增强两种情况,两因子交互作用排在前三位的因子分别是地形地貌∩土地利用(0.277)、地形地貌与∩降水(0.259)、地形地貌∩土壤类型(0.258);水热条件之间的精确耦合有助于提升水源涵养功能;温度、降水、高程和土地利用因子与其他影响因子之间与水源涵养功能的相关性不具有显著性差异。(4)基于Geo SOS-flus模型模拟沱江流域2035年在自然发展、经济发展和生态优化情景下的土地利用类型,以土地利用数据作为In VEST模型的变量参数,模拟2035年水源涵养功能。自然发展情景模拟的2035年平均水源涵养深度为190.92mm,总量模拟值为48.79×10~8m~3,成都和德阳的北部山地地区,水源涵养功能优于基期2015年;经济发展情景模拟的平均水源涵养深度为190.71mm,总量模拟值为48.48×10~8m~3,增长率最高的市为眉山(39.64%),最低的是宜宾(4.1%);生态优化情景模拟平均水源涵养深度略高于自然发展情景和经济发展情景,为194.38mm,水源涵养总量模拟值为49.46×10~8m~3,比2015年增加10.99×10~8m~3,增长率为28.58%。
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