范亞寧, 劉 康, 陳姍姍, 袁家根

(西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院, 陜西 西安 710127)

秦嶺北麓陸地生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的空間格局

范亞寧, 劉 康, 陳姍姍, 袁家根

(西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院, 陜西 西安 710127)

[目的] 對秦嶺北麓陸地生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能空間格局進(jìn)行分析，為該地區(qū)的水資源空間規(guī)劃與管理，均衡各流域的水資源分配及城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展等提供科學(xué)參考。 [方法]基于InVEST模型從流域尺度分析秦嶺北麓2000年和2010年的水源涵養(yǎng)能力與空間格局異質(zhì)性，并對水源涵養(yǎng)能力的影響因素進(jìn)行分析。 [結(jié)果] (1) 2000年秦嶺北麓水源涵養(yǎng)總量為4.02×109m3，平均水源涵養(yǎng)能力為242.37 mm； 2010年水源涵養(yǎng)總量為4.45×109m3，平均水源涵養(yǎng)能力為265.33 mm。 (2) 黑河、石頭河、灞河和浐河流域?yàn)榍貛X北麓主要的水源涵養(yǎng)區(qū)，其高值區(qū)出現(xiàn)在黑河流域南部、石頭河流域南部、神沙河流域、灞河流域南部小流域。 (3) 氣候因子與水源涵養(yǎng)能力密切相關(guān)，土地利用/覆被通過植被面積變化影響到區(qū)域水源涵養(yǎng)功能的發(fā)揮，從植被類型來看，水源涵養(yǎng)貢獻(xiàn)率最高的是落葉闊葉林；從土壤屬性來看，棕壤的水源涵養(yǎng)貢獻(xiàn)率最高。 [結(jié)論] 區(qū)域的水源涵養(yǎng)能力受氣候、土地利用方式、植被覆蓋及土壤條件等的綜合作用而產(chǎn)生差異。秦嶺北麓的水源涵養(yǎng)能力總體表現(xiàn)為越靠近秦嶺主脊水源涵養(yǎng)能力越強(qiáng)。

水源涵養(yǎng); InVEST模型; 土地利用/覆被變化; 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù); 秦嶺北麓

文獻(xiàn)參數(shù)： 范亞寧, 劉康, 陳姍姍, 等.秦嶺北麓陸地生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的空間格局[J].水土保持通報(bào)，2017,37(2)：50-56.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.02.008； Fan Yaning, Liu Kang, Chen Shanshan, et al. Spatial Pattern Analysis on Water Conservative Functionality of Land Ecosystem in Northern Slope of Qinling Mountains[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(2)：50-56.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2017.02.008

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能不但對維持自然生態(tài)環(huán)境的格局、過程具有重要意義而且其生態(tài)價(jià)值關(guān)乎人類福祉正逐漸受到人們的關(guān)注。而水資源作為城市發(fā)展的基礎(chǔ)物質(zhì)，生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)能力對于城市的發(fā)展顯得尤為重要。由美國斯坦福大學(xué)、世界自然基金會(WWF)和大自然保護(hù)協(xié)會(TNC)聯(lián)合開發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能綜合評估和權(quán)衡的工具——InVEST(the integrate valuation of ecosystem services and tradeoffs tool)模型在該領(lǐng)域得到了有效的應(yīng)用。InVEST模型的水源涵養(yǎng)模塊是一種基于水量平衡的估算方法，根據(jù)Budyko[1]曲線和年均降雨量，假設(shè)扣除蒸散量后集水區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的所有水均到達(dá)出水口，忽略地表和地下水的交互作用，提出了一個簡化的匯流過程，模型柵格單元的降雨量減去實(shí)際蒸散量即為產(chǎn)水量，包括地表產(chǎn)水量、土壤含水量、冠層截留量和枯枝落葉層攔蓄量[2-4]。產(chǎn)水量經(jīng)土壤飽和導(dǎo)水率、地形因子以及流速系數(shù)的修正來得到區(qū)域水源涵養(yǎng)量[5]。相對傳統(tǒng)的產(chǎn)水量估算方法，該模型打破了從單一生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行估算的常態(tài)，從流域角度出發(fā)，很好的將下墊面差異下的空間異質(zhì)性結(jié)果表達(dá)出來，實(shí)現(xiàn)土地利用條件下的水源涵養(yǎng)功能評估。國外學(xué)者將該模型曾成功應(yīng)用于美國的俄勒岡州的威拉米特河流域[6]、西非國家加納和科特迪瓦[7]等地區(qū)的產(chǎn)水量估算。國內(nèi)學(xué)者也借助該模型對生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)功能評估做出許多研究。如傅斌等[8]運(yùn)用該模型研究了都江堰市水源涵養(yǎng)功能的空間格局；白楊等[9]基于該模型評估了白洋淀流域包括水源涵養(yǎng)在內(nèi)的諸多生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能；余新曉等[10]用InVEST模型評估了北京山區(qū)森林的水源涵養(yǎng)功能；陳龍等[11]做了瀾滄江流域生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能研究等等。

秦嶺北麓陜西段是渭河及其眾多支流的重要水源補(bǔ)給區(qū)和發(fā)源地[12]，對關(guān)中地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要，是關(guān)中城市群的主要水源地。目前國內(nèi)對秦嶺北麓生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的研究為數(shù)不多，尤其對該地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)水分保持的過程與能力等水文功效的研究少之又少。本文基于InVEST模型對該地區(qū)水源涵養(yǎng)功能分別從流域、子流域角度進(jìn)行評估，不同流域間的水源涵養(yǎng)能力強(qiáng)弱，能反映地區(qū)水資源的空間分布，有助于了解區(qū)域供水、蓄水的真實(shí)情況。而不同植被覆蓋下的水源涵養(yǎng)量研究，有助于秦嶺北麓水源涵養(yǎng)林的保育等等?？傊貛X北麓水源涵養(yǎng)功能評估可為該地區(qū)的水資源空間規(guī)劃與管理，均衡各流域的水資源分配，進(jìn)一步惠及城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展等提供科學(xué)參考[13]。

1 研究區(qū)概況

秦嶺山脈是地處我國中部的東西走向的巨大山脈，主體部分位于陜西省中南部，北臨渭河，南面漢江。研究區(qū)秦嶺北麓系指秦嶺北坡陜西段，地理范圍為33°42′—34°41′N，106°42′—110°26′E。南以秦嶺主梁為界，北至渭河，東西皆以陜西省省界為限。包括西安、寶雞、渭南、咸陽、華陰、商洛6地(縣)級市的23個縣區(qū)，總面積約1.48×104km2。秦嶺北麓突出于渭河平原上，從山脊線到渭河平原寬不足40 km，峽谷深切，崖壁陡峭[14]。屬暖溫帶半濕潤半干旱季風(fēng)氣候，夏熱冬冷。秦嶺北麓是渭河南岸黑河、石頭河、灞河、澇河、灃河等眾多支流的發(fā)源地。年均氣溫12 ℃，年蒸發(fā)量1 000～2 000 mm，年降水量600～800 mm，且高度增加100 m降水約增加70 mm。降水季節(jié)分布不均，夏秋兩季的降水占總降水的70%以上。植被類型常見于暖溫帶落葉闊葉林，受地形因素影響，植被分布具有明顯的垂直特征，從山麓至山頂，植被類型依次為旱作農(nóng)耕植被、栓皮櫟林、銳齒櫟林、遼東櫟林、紅樺林、牛皮樺林、巴山冷杉林、太白紅杉林、杜鵑灌叢[15]。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 模型算法

InVEST模型的產(chǎn)水量模塊具體算法為：

(1)

式中：Yxj——柵格單元x中土地覆被類型j的年產(chǎn)水量(mm)； AETxj——柵格單元x中土地覆被類型j的實(shí)際蒸散量(mm);Px——柵格單元x的降雨量(mm)。

(2)

式中：Rxj——Bydyko干燥指數(shù)，即潛在蒸散量與降水的比值；ωx——年所需水量與年降水量的比值。

(3)

式中：Z——Zhang系數(shù)； AWCx——柵格單元x的植物含水量(mm)，由土壤質(zhì)地和土壤有效含水量決定。

(4)

AWC=min(soil_depth,root_depth)·PAWC

(5)

式中：PAWC——植物有效含水量；SAN，SIL，CLA——各類型土壤中的沙粒、粉粒、黏粒的含量值大小(%)；C——土壤有機(jī)質(zhì)含量值大小(%)。

(6)

式中：Rxj——柵格單元x中土地覆被類型j的植被蒸散系數(shù)，是不同發(fā)育時(shí)期植物蒸散量與潛在蒸散量的比值。文章結(jié)合FAO Penman-Monteith法等來估算參考作物蒸散系數(shù)； ET0x——柵格單元x的潛在蒸散量(mm/d)，具體算法為：

ET0= 0.001 3×0.040 8×Ra·

(Tavg+17)×(TD-0.012 3P)0.76

(7)

式中：Ra——太陽大氣頂層輻射(MJ·m-2·d-1)；Tavg日最高溫均值和日最低溫均值的平均值(℃)；TD——日最高溫均值和日最低溫均值的差值(℃)；P——月均降水量(mm)。

(8)

式中：Retention——水源涵養(yǎng)量(mm)； velocity——流速系數(shù)；ksat——土壤飽和導(dǎo)水率(mm/d)，利用NeuroTheta軟件，根據(jù)土壤的黏粒、粉粒含量計(jì)算得到； yield——產(chǎn)水量(mm)； TI——地形指數(shù)，無量綱，由公式(9)計(jì)算得到；

(9)

式中：drainage_area——集水區(qū)柵格數(shù)量，無量綱； soil_depth——土壤深度(mm)； percent_slope——百分比坡度。

2.2 數(shù)據(jù)需求與來源

資料數(shù)據(jù)來源和各參數(shù)求算方法詳見表1。

表1 數(shù)據(jù)獲取來源與參數(shù)求算

3 結(jié)果分析

3.1 空間格局分析

基于InVEST模型分別評估了2000與2010年秦嶺北麓的水源涵養(yǎng)功能，結(jié)果如圖1所示。由圖1可以看出，2000年與2010年各流域內(nèi)的水源涵養(yǎng)能力與水源涵養(yǎng)量分布趨勢大體一致，表現(xiàn)為各子流域的水源涵養(yǎng)能力從南向北依次呈遞減趨勢。黑河流域南部、石頭河流域南部、神沙河流域、灞河流域東南部水源涵養(yǎng)能力較大，均大于300 mm；而位于關(guān)中地區(qū)的零河流域、灃河流域北部、浐河流域北部以及灞河流域西北部水源涵養(yǎng)能力明顯較弱，均小于100 mm；其余地區(qū)水源涵養(yǎng)能力在100～300 mm之間。2000年，秦嶺北麓水源涵養(yǎng)總量為4.02×109m3，黑河流域、石頭河流域?yàn)橹饕乃春B(yǎng)區(qū)，涵養(yǎng)量為9.74×108m3和6.64×108m3，分別占區(qū)域水源涵養(yǎng)總量的24.26%和16.54%。潼河流域的水源涵養(yǎng)量最低，為1.51×108m3。其余各流域水源涵養(yǎng)量居中，分別占到區(qū)域水源涵養(yǎng)總量的8.85%～9.78%；2010年，秦嶺北麓水源涵養(yǎng)總量為4.45×109m3，黑河流域水源涵養(yǎng)量最大，為1.09×109m3，石頭和流域、浐河流域、灞河流域、澇河流域、神沙河流域、灃河流域和赤水河流域次之。水源涵養(yǎng)量較低的為羅夫河流域、零河流域，潼河流域水源涵養(yǎng)量最小，為1.46×108m3。

流域的產(chǎn)水量由徑流量和水源涵養(yǎng)量兩部分構(gòu)成，文章基于InVEST模型首先計(jì)算了流域的產(chǎn)水量，而后根據(jù)土壤飽和導(dǎo)水率等參數(shù)對產(chǎn)水量進(jìn)行修正得到區(qū)域的水源涵養(yǎng)量。選取灞河等若干典型流域，參照《陜西省水資源公報(bào)》及馬新萍[24]等的研究成果，對照流域的產(chǎn)水量、徑流量和水源涵養(yǎng)量3個水文指標(biāo)，對模型模擬的水源涵養(yǎng)量進(jìn)行驗(yàn)證，顯示相對誤差控制在0.09以內(nèi)，表明模型在秦嶺北麓水源涵養(yǎng)量的模擬中計(jì)算結(jié)果較為可靠。

圖1 秦嶺北麓2000年和2010年水源涵養(yǎng)能力空間分布圖

圖2展示了2000，2010年研究區(qū)水源涵養(yǎng)功能空間分布的變化特征。由圖2可知，2010年較2000年，秦嶺北麓各流域水源涵養(yǎng)能力增加量大于30 mm的是黑河流域(34.75 mm)、神沙河流域(31.38 mm)、澇河流域(36.45 mm)和赤水河流域(38.57 mm)，增加較明顯的區(qū)域出現(xiàn)在黑河流域東部小流域和浐河流域西南部小流域；水源涵養(yǎng)能力增加量在20～30 mm的是浐河流域(22.95 mm)、灞河流域(28.51 mm)、灃河流域(23.14 mm)及零河流域(25.11 mm)；水源涵養(yǎng)能力增加量在0～20 mm的是石頭河流域和羅夫河流域，增加量分別為18.82，2.72 mm；水源涵養(yǎng)能力減小的是潼河流域，減小了9.88 mm。從水源涵養(yǎng)總量來看，秦嶺北麓各流域大部分呈增加趨勢，小流域增加量最大的出現(xiàn)在澇河流域，黑河流域總量增加量最大，為1.15×108m3，其余各流域也呈不同程度的增加。而潼河流域水源涵養(yǎng)量呈減小趨勢，總量減小了5.00×106m3。生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)能力，是區(qū)域蓄水、保水能力的量化表征。黑河流域上游、石頭河流域上游、整個神沙河流域以及灞河流域上游，植被覆蓋率高，植被垂直結(jié)構(gòu)發(fā)育完整，山地棕壤、暗棕壤土層厚，植被強(qiáng)有力的攔蓄水能力和土壤穩(wěn)定的持水能力共同決定了秦嶺北麓南部小流域較強(qiáng)的水源涵養(yǎng)能力；黑河流域北部、石頭河流域北部、澇河流域以及研究區(qū)東部的赤水河流域、羅夫河流域、潼河流域，靠近平原地區(qū)，農(nóng)業(yè)活動頻繁、城鎮(zhèn)化程度較高，易產(chǎn)生地表徑流，水源涵養(yǎng)能力較弱；而位于關(guān)中城市群的浐河流域下游、灃河流域下游、灞河流域下游西北部及零河流域西部，城市區(qū)受人類活動干擾強(qiáng)烈，自然植被保持面積小，下墊面異質(zhì)性顯著，水源涵養(yǎng)能力明顯較弱。

3.2 影響因素分析

水源涵養(yǎng)是生態(tài)系統(tǒng)重要的服務(wù)功能之一。陸地生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)功能在空間尺度上，能夠?qū)崿F(xiàn)地表徑流、土壤持水以及地下徑流的相互轉(zhuǎn)換，從而起到調(diào)節(jié)區(qū)域水分循環(huán)的作用；在時(shí)間尺度上，在枯水期補(bǔ)充河流水量，洪水期減緩地表徑流量，可以有效的防止河流、湖泊、水庫的淤塞，保護(hù)可飲用水源[25-26]。而區(qū)域的水源涵養(yǎng)功能受區(qū)域氣候因子及人類活動的影響(土地利用方式、植被覆蓋)而有差異。主要影響因素可歸為3類。

3.2.1 氣候因子的影響 氣候因子對區(qū)域水源涵養(yǎng)能力的影響主要用降雨量和蒸散量來表征。圖3展示了研究區(qū)2000，2010年的主要?dú)夂蛞蜃拥姆植记闆r，包括降雨量和實(shí)際蒸散量。由圖3可知，研究區(qū)2000和2010年，年降水量的空間分布與水源涵養(yǎng)能力的空間分布趨勢一致，山區(qū)年降雨量較城市區(qū)大，水源涵養(yǎng)能力也較高。實(shí)際蒸散量指地物實(shí)際被蒸發(fā)的水分量，是維持區(qū)域水分循環(huán)的重要因子，秦嶺北麓南部山區(qū)海拔高，以自然植被為主，盡管蒸散量較大，但降水量高，加之植被與土壤的綜合作用，使得山區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的水源涵養(yǎng)能力遠(yuǎn)大于北部平原城市生態(tài)系統(tǒng)。模型所選用的氣象因子數(shù)據(jù)皆為多年平均值，從兩個不同年份的結(jié)果對比來看，2010年較2000年，各地區(qū)年均降雨量有增有減，其中位于研究區(qū)東北部的潼河流域、羅夫河流域降雨量減少趨勢最為明顯，與該地區(qū)水源涵養(yǎng)能力的相對減弱趨勢相一致。此外，2010年較2000年研究區(qū)實(shí)際蒸散量整體呈不明顯減弱趨勢，與水源涵養(yǎng)能力增強(qiáng)的趨勢相對應(yīng)。

圖2 秦嶺北麓2010年較2000年水源涵養(yǎng)功能變化量

圖3 秦嶺北麓2000年和2010年主要?dú)夂蛞蜃幼兓?/p>

3.2.2 土地利用方式的影響 以2010年模型各參數(shù)和圖層為基礎(chǔ)，將2010年的土地利用圖改為2000年的圖件，得到基于2000年土地利用覆被下的水源涵養(yǎng)能力值，2000和2010年各地類的水源涵養(yǎng)能力詳見表2。由表2可以看出，2010年較2000年，秦嶺北麓各類用地水源涵養(yǎng)能力除城鎮(zhèn)用地和濕地呈減少趨勢外，其余各地類均呈增加趨勢。10 a間研究區(qū)各地類面積變化最大的是農(nóng)田和城鎮(zhèn)用地，其中，農(nóng)田面積減少300.69 km2，而城鎮(zhèn)用地面積增加265.59 km2，增加的城鎮(zhèn)用地中，約97%由農(nóng)田轉(zhuǎn)入，城市擴(kuò)張使區(qū)域下墊面透水性降低，10 a間關(guān)中城市群所處區(qū)域的水源涵養(yǎng)能力相應(yīng)的減弱，此外，農(nóng)田和城鎮(zhèn)建設(shè)用地之間的相互轉(zhuǎn)換引發(fā)的水源涵養(yǎng)量的變化，也與城市內(nèi)部植被覆蓋、城市集水和截留等城市水循環(huán)系統(tǒng)有關(guān)；2010年濕地面積較2000年減少，因此濕地水源涵養(yǎng)能力呈減弱趨勢；而裸地及其余各地類的水源涵養(yǎng)能力均呈增加趨勢，主要是由十年間裸地面積減少，而森林、灌叢、草地覆蓋度增加所致。

表2 秦嶺北麓2000和2010年各地類水源涵養(yǎng)能力比較

3.2.3 植被和土壤因素的影響 植被和土壤是區(qū)域水源涵養(yǎng)功能發(fā)揮的重要因子。前者通過林冠截留和枯枝落葉攔蓄來起到水源涵養(yǎng)的作用，后者通過土壤的孔隙結(jié)構(gòu)特性，與植物根系、土壤生物共同實(shí)現(xiàn)水分的蓄積和再分配。秦嶺北麓，是天然林的主要分布區(qū)，2010年森林面積共計(jì)5 825.92 km2，占總用地面積的39.25%，灌叢2 045.37 km2，占13.78%，草地481.59 km2，占3.24%。森林水源涵養(yǎng)能力為430.13 mm，灌叢為394.13 mm，草地為172.77 mm。圖4為研究區(qū)不同植被類型下的水源涵養(yǎng)能力比較，從圖中可以看出稀疏灌木林、落葉闊葉林、稀疏林、落葉闊葉灌木林及針闊混交林的水源涵養(yǎng)能力最占優(yōu)勢。就水源涵養(yǎng)量而言，落葉闊葉林的水源涵養(yǎng)貢獻(xiàn)率最高，占總涵養(yǎng)量的53.27%；其次為落葉闊葉灌木林，占20.42%。

注： 1落葉闊葉林； 2落葉闊葉灌木林； 3旱地； 4針闊混交林；5草叢； 6稀疏林； 7喬木園地； 8常綠針葉林； 9灌木綠地；10稀疏灌木林； 11草本綠地； 12灌木園地； 13稀疏草地；14水田； 15草本沼澤； 16落葉針葉林。

圖4 不同植被類型下的水源涵養(yǎng)能力比較

秦嶺北麓從渭河谷地到主脊線，分布的土壤類型共有亞類55類，土類14類，各類土壤的水源涵養(yǎng)能力平均值為295.33 mm，暗棕壤的水源涵養(yǎng)能力最強(qiáng)為511.14 mm，沼澤土的水源涵養(yǎng)能力最差為101.11 mm。秦嶺北麓分布面積較廣的土壤類型主要有褐土、棕壤、粗骨土、黃綿土、新積土，其中褐土的分布面積最大，為4 521.53 km2，占研究區(qū)總面積的30.51%，且主要分布在研究區(qū)北部海拔在1 300 m以下的低山丘陵；其次為棕壤4 301.44 km2，占29.03%，主要分布在海拔1 300～2 200 m的山地上，是暖溫帶落葉闊葉林或針闊混交林下形成的森林土壤。此外，粗骨土1 634.10 km2，占11.03%，黃綿土1 609.22 km2，占10.86%，新積土1 072.64 km2，占7.24%。表3為研究區(qū)5類主要土壤覆蓋下的水源涵養(yǎng)能力比較，5種主要土壤類型的水源涵養(yǎng)能力從高到低依次是粗骨土、棕壤、褐土、黃綿土和新積土。5類主要土壤的水源涵養(yǎng)量占總涵養(yǎng)量的90.23%，其中，棕壤的水源涵養(yǎng)貢獻(xiàn)率最大，為37.67%；其次為褐土和粗骨土，分別為36.37%和18.80%；黃綿土和新積土的貢獻(xiàn)率較低。

表3 秦嶺北麓5類主要土壤水源涵養(yǎng)能力比較

4 討論與結(jié)論

(1) 2000年秦嶺北麓水源涵養(yǎng)總量共計(jì)4.02×109m3，區(qū)域平均涵養(yǎng)能力242.37 mm；2010年秦嶺北麓水源涵養(yǎng)總量共計(jì)為4.45×109m3，區(qū)域平均涵養(yǎng)能力265.33 mm，2010年較2000年，水源涵養(yǎng)量增加4.34×108m3。秦嶺北麓水源涵養(yǎng)能力表現(xiàn)為越靠近秦嶺主脊水源涵養(yǎng)能力越強(qiáng)。水源涵養(yǎng)能力的高值區(qū)集中在黑河南部、石頭河南部、灞河和浐河流域上游小流域。

(2) 區(qū)域的水源涵養(yǎng)能力受氣候、土地利用方式、植被覆蓋及土壤條件等因子的影響而產(chǎn)生差異。研究區(qū)西南部和東南部均為秦嶺山區(qū)，山區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)年均降雨量大，植被覆蓋率高，水源涵養(yǎng)能力強(qiáng)；北部平原城市生態(tài)系統(tǒng)，降水量較少，下墊面不透水層分布廣泛，產(chǎn)水量多以徑流形式流失，涵養(yǎng)能力較弱。其次，研究區(qū)10 a間的土地利用變化主要通過植被覆蓋來影響水源涵養(yǎng)能力，從不同植被類型比較來看，落葉闊葉林的水源涵養(yǎng)貢獻(xiàn)率最高。再者，秦嶺北麓從渭河谷地到主脊線，土壤類型有明顯差異，南部山區(qū)廣闊分布的棕壤、暗棕壤占研究區(qū)總面積的31.5%，棕壤、暗棕壤土層厚，水土保育能力強(qiáng)，水源涵養(yǎng)貢獻(xiàn)率相對較高。

(3) 近年來，隨著“海綿城市”概念的提出，城市的發(fā)展要求城市必須在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的彈性，下雨時(shí)吸水、蓄水、滲水、凈化，雨后及時(shí)將蓄存的水釋放并加以利用。對秦嶺北麓而言，關(guān)中城市群區(qū)域水源涵養(yǎng)能力明顯較其他區(qū)域小，城市發(fā)展對下墊面原始結(jié)構(gòu)的人工改造，使得城市區(qū)產(chǎn)流量大，徑流量也大，城市雨洪排水負(fù)荷與內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)也隨之加劇。因此，關(guān)中城市區(qū)的發(fā)展應(yīng)合理配置土地利用與覆被的方式方法，通過減少對林地、農(nóng)田的侵占、增加城市綠化、減少不透水層面積等生態(tài)手段來調(diào)節(jié)城市水循環(huán)系統(tǒng)，減少對渭河的沖擊。同時(shí)，從小流域入手對區(qū)域水資源進(jìn)行調(diào)控，平衡城市的水源供給和用水需求?？傊鞘械臄U(kuò)展應(yīng)將水源涵養(yǎng)等水文因素考慮在內(nèi)，對水資源進(jìn)行合理的規(guī)劃和管理，確定合適的城市規(guī)模和發(fā)展速度。

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Spatial Pattern Analysis on Water Conservative Functionality of Land Ecosystem in Northern Slope of Qinling Mountains

FAN Yaning, LIU Kang, CHEN Shanshan, YUAN Jiagen

(CollegeofUrbanandEnvironmentalScience,NorthwestUniversity,Xi’an，Shaanxi710127,China)

[Objective] Analysis on spatial pattern of water conservative functionality of land ecosystem in the northern slope of Qinling Mountains to provide scientific reference for water resources planning and management, and balancing water resources allocation and urban economic development. [Methods] This paper analyzed the water conservation ability and the spatial heterogeneous pattern of the northern slope of Qinling Mountain at watershed scale in 2000 and 2010. Based on InVEST model, the influence factors of water conservation capacity were analyzed. [Results] (1) In 2000, the amount of water conservation in the northern slope of Qinling Mountains was 4.02×109m3， superficial 242.37 mm in an average. In 2010, the amount of water conservation in the northern slope of Qinling Mountain was 4.45×109m3， superficial 265.33 mm in an average. (2) The main water retention area in the northern slope of Qinling Mountain are Heihe River， Shitou River， Chanhe River and Bahe River basin. Their high value areas of water retention function located at some sub-watersheds, correspondingly as the souths of Heihe River, Shitou River, Shensha River and Bahe River. (3) Climate factor was found closely related to the ability of water conservation. Through the effect of vegetation change, land use/cover affected the regional water conservation function. For vegetation types， deciduous broad-leaved forest contributed the most proportion; for soil properties, brown soil had the highest contribution rate. [Conclusion] Water conservation capacity varied differently with regions by its comprehensive factors, such as climates, the way of land use, vegetation cover and soil conditions. In a word, the closer to the main ridge of Qinling Mountains, the stronger ability of water conservation in the northern slop of Qinling Mountains.

water conservation function; InVEST Modle; LUCC; ecology system services; northern slope of Qinling Mountains

2016-09-19

2016-10-18

環(huán)保部“全國生態(tài)環(huán)境十年變化(2000—2010年)遙感調(diào)查與評估項(xiàng)目：陜西專題”(STSN-05-26)； 國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201304309)

范亞寧(1992—),女(漢族),甘肅省慶陽市人,碩士研究生,研究方向?yàn)樯鷳B(tài)評價(jià)與生態(tài)規(guī)劃。E-mail:yaning017@163.com。

劉康(1963—),男(漢族)，陜西省咸陽市人，碩士，教授,博士生導(dǎo)師,主要從事區(qū)域生態(tài)評價(jià)與規(guī)劃，植被地理，景觀生態(tài)學(xué)等研究。E-mail:liuk63@126.com。

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