關(guān)鍵詞彥吉嘎河流域；產(chǎn)水；關(guān)鍵產(chǎn)水功能區(qū)；SWAT中圖分類號X171 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 0517-6611（2025）14-0192-06doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.14.038

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Simulationof WatershedWater Yieldand IdentifcationofKeyWater YieldFunctionalAreas—Taking theYanjiga River Basinasan Example

GUO Ming-jie2，SUNRan，YIZheng'etal（1.State KeyLaboratoryofUbanand RegionalEcology，Research CenterforEcoEnvi ronmentalSciences，ChineseAcademyofSciences，Beijingo85;2.UniversityofhineseAcademyofSciencs，eijing0049）

AbstractTakingYanjigaRiverBasininXiwuzhumuqinBanner，InnerMongoliaastheresearcharea，theSWATmodelisappliedtosiulate thewateryieldprossoftsinAodigtoealysisftespatiotempaldistrutionractestsofateyeldisbbsins，te unitareandexmethodisusedtoeterinethewateyeldintesityofeachsubbasinand5levelsaredividedtoidentifyteeyfunctioal areasfwateryeld.Gogaicdeteisedtoeplorethomnanfctorigtespatialterogeeiyfwateryieldete shed.Teresultsshowthat：eareas withighwaterieldinYanjigaRiverBsiareconcentratedintecentral，weste，ndoaste partsofthebasinhilesbsis5，9，1，3，nd15rekeuctioaeasforwaterieldndreqiespecialatentiondottio Thewateryieldvauesoftefivekeysubbasinswererelativelyhighin2011，212，2O14，andO15，ndthetemporalvatiopaesof annualwateryeldandaualinfallwerebasialyonsistent;Temonthlywateryieldresulssowtatthefivesubbasinshaveerater yieldfromJunetoSptembe，withthhigheswateryieldinJuly，hichisasicallsychronzedwiththelocaliyseason.forte rainyseasoneveryarisucialtifowaterieldprotetioTesultsfgeodeetoridicatetatateistdantacfet ingthpatialdiferentiatoofwaterieldinYanjigRiverBasinetestrongestexplanatoryfactosforaterieldeevapotrasia tion，precipitation，and temperature，with q values of 0.171， 0.122，and O.12O，respectively. The interaction between factors has a greater impactnthspatialstributiopateofaterieldtanteimpactofidividualfctosBasedonquatitatiesiuaoofwateeldite watershed，ametodfordentifingkeyateryedngfunctioalaeashasnestablishd，ichanprovdeeferenefrtesstaiable tilization and allocation management of water resources in arid and semi-arid grassland areas.

Key WordsYanjiga River Basin; Water yield;Key water yield functional area;SWAT

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)作為連接自然生態(tài)系統(tǒng)和人類福祉的橋梁，在維護(hù)生態(tài)安全、增進(jìn)人類福祉和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用[1-2]。水不僅是人類生產(chǎn)生活中必不可少的自然資源，在維持生態(tài)系統(tǒng)功能方面也起著重要的作用。水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)包括供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、生物多樣性保護(hù)服務(wù)等[3]。然而，隨著全球氣候變化、人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類對水資源的需求日益增長，水資源短缺、水生態(tài)系統(tǒng)惡化等問題愈發(fā)嚴(yán)重，對人類的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)安全構(gòu)成了巨大威脅[4]。因此，加強(qiáng)對水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的關(guān)注和保護(hù)已經(jīng)迫在眉睫[5]。

作為重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之一，產(chǎn)水服務(wù)在保障水資源安全、推動工農(nóng)業(yè)發(fā)展、維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定方面發(fā)揮著重要的影響，特別是在水資源匱乏和水質(zhì)惡化的地區(qū)，這種影響尤為顯著[6]。在內(nèi)蒙古干旱半干旱的草原生態(tài)系統(tǒng)中，產(chǎn)水服務(wù)是生態(tài)系統(tǒng)最重要的水文服務(wù)功能，在調(diào)節(jié)徑流、排澇、補(bǔ)旱、保水、截雨等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，其變化直接影響區(qū)域小氣候、水文條件和植被條件[。過去幾十年來，伴隨著內(nèi)蒙古草原地區(qū)人口的增長、生活水平的提高和人類活動的加劇，當(dāng)?shù)鼐用駥λY源的需求越來越高，區(qū)域水資源供需矛盾加劇及水資源分布不均衡等問題日益突出[8]。在此背景下，開展流域產(chǎn)水服務(wù)的分布特征、關(guān)鍵產(chǎn)水功能區(qū)識別及影響因素的研究可以為區(qū)域水資源優(yōu)化配置及可持續(xù)發(fā)展提供理論和科學(xué)依據(jù)，對促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展具有重要意義。

目前，國內(nèi)外對產(chǎn)水服務(wù)的研究方法主要包括田間試驗(yàn)和模型模擬。由于具有較強(qiáng)的可操作性，模型模擬方法能夠有效地反映水循環(huán)中復(fù)雜的物理機(jī)制，為流域范圍內(nèi)的產(chǎn)水功能長期評價提供了堅實(shí)的基礎(chǔ)。例如，呂樂婷等9利用SWAT模型探討了2000—2020年東江流域水資源保護(hù)的時空特征，并利用Pearson相關(guān)分析和地理加權(quán)回歸模型定量評價了景觀格局與水資源保護(hù)之間的關(guān)系。李愛娟等[1°結(jié)合SWAT模型和地理探測器，研究了淮河上游產(chǎn)水服務(wù)空間分異及其影響因素。張麗娜等[利用SWAT模型探究了永翠河流域產(chǎn)水量的時空變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)流域產(chǎn)水量的年際變化幅度較為明顯，產(chǎn)水量變化與土地利用變化的相關(guān)性不大，降水是影響產(chǎn)水量的主導(dǎo)因素。Kalantari等[12]開發(fā)并應(yīng)用了一種耦合了LEAM模型與HYPE水文模型的CSES建模方法，定量評估了Tyresan流域的水資源服務(wù)，揭示了城市化驅(qū)動的土地利用變化和水文變化的聯(lián)系、影響和反饋。Yang等[13]將InVEST模型與地理探測器相結(jié)合，探討了各種驅(qū)動因素對流域水量空間異質(zhì)性的影響。結(jié)果表明，長江流域產(chǎn)水量具有明顯的東高西低的空間異質(zhì)性，降水和溫度對長江流域產(chǎn)水量空間分布的影響顯著高于其他因素。雖然用模型模擬法對流域產(chǎn)水服務(wù)的時空分布以及影響因素的研究已有很多，但大多局限于植被覆蓋率高的濕潤和半濕潤地區(qū)，較少有關(guān)于生態(tài)脆弱的干旱半干旱草原地區(qū)產(chǎn)水服務(wù)的相關(guān)研究。干旱半干旱區(qū)草原產(chǎn)水服務(wù)的研究不僅有助于微觀景觀上最經(jīng)濟(jì)的生態(tài)保護(hù)措施的制定，提高生態(tài)脆弱重點(diǎn)地區(qū)的識別效率，還可以降低水資源可持續(xù)管理的成本，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境和維護(hù)生態(tài)安全提供技術(shù)支持和保障[14-15]

選擇內(nèi)蒙古西烏珠穆沁旗彥吉嘎河流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，應(yīng)用SWAT模型模擬流域的產(chǎn)水量，探究流域產(chǎn)水量的時空分布規(guī)律，識別產(chǎn)水關(guān)鍵功能區(qū)，同時利用地理探測器分析影響流域產(chǎn)水量時空分布的關(guān)鍵因素，為干旱半干旱區(qū)草原生態(tài)系統(tǒng)水資源的可持續(xù)利用和水資源調(diào)配管理提供參考。

1研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

彥吉嘎河流域（ 118^°32^′30^′′～118^°54^′30^′′E 44^°58^′30^′′～ （204號45^°15^′30^′′N? ）位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟西烏旗，其上游和中游均屬于巴彥花鎮(zhèn)轄區(qū)，僅有下游很少一部分處于高日罕鎮(zhèn)和東烏旗境內(nèi)（圖1）。彥吉嘎河河流長度為 228km ，流域面積為 3 390km² ，多年平均徑流量 1.67×10⁷m³ ，水量不大，洪水期流量 7.0m³/s ，為季節(jié)性河流。流域?qū)儆诖箨懓敫珊禋夂?，冬季?yán)寒，夏季酷熱，春季溫度驟升，秋溫劇降。流域多年平均降水量為 336.5mm ，年內(nèi)降水主要集中在夏季，夏季降水量占全年降水量的 67.0% ，其次為秋季和春季，冬季降水量最小。年內(nèi)氣溫大體呈拋物線形式變化，降水量最大的7月氣溫最高，降水量最小的冬季，月均氣溫最低，屬于典型的雨熱同期現(xiàn)象。彥吉嘎河流域總體地形南高北低，流域海拔變化范圍為 935～1429m ，地表和地下水由南部山區(qū)向北部平原流動。

數(shù)據(jù)來源： ① 地形數(shù)據(jù)來自地理空間數(shù)據(jù)云（https：//www.gscloud.cn/），精度為 30m 。 ② 土地利用數(shù)據(jù)來自地球大數(shù)據(jù)科學(xué)工程（CASEarth）數(shù)據(jù)共享服務(wù)系統(tǒng)（https：//da-ta.casearth.cn/），精度為 30m 。 ③ 土壤數(shù)據(jù)來自中國土壤數(shù)據(jù)庫提供的 1：1 000 000 土壤數(shù)據(jù)（http：//vdb3.soil.csdb.cn′ ），并采用世界土壤數(shù)據(jù)庫（HWSD）FAO90標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。 ④ 流域內(nèi)氣象數(shù)據(jù)主要從中國大氣同化驅(qū)動數(shù)據(jù)集（CMADS，https：//data.tpdc.ac.cn/）下載，采用2009—2018年的長時間序列氣象數(shù)據(jù)，在彥吉嘎河流域一共選擇了16個氣象站點(diǎn)（圖1）。 ⑤GDP 數(shù)據(jù)來自國家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心（https：//data.tpdc.ac.cn/），人口密度數(shù)據(jù)來自于World-Pop全球人口數(shù)據(jù)（https：//hub.worldpop.org/），精度均為1km 。

Fig.1Location of Yanjiga river basin，DEM and patterns of land use cover types in 2018

2模型與研究方法

2.1SWAT 模型的構(gòu)建SWAT（soil and water assessmenttool）是在SWRRB模型基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個長時段半分布式流域水文模型[16]。具有很強(qiáng)的物理基礎(chǔ)、高效的計算能力、完整的模型結(jié)構(gòu)以及參數(shù)改進(jìn)性能，適用于具有不同的土壤類型、不同的土地利用方式和管理?xiàng)l件下的復(fù)雜大流域，并能在資料缺乏的地區(qū)建模，因而廣泛應(yīng)用于流域水文的模擬[17]

借助ArcGIS將DEM、土地利用等空間數(shù)據(jù)庫定義統(tǒng)一的投影坐標(biāo)系。按照SWAT模型里的土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)將土地利用數(shù)據(jù)重新進(jìn)行分類，將其劃分為耕地、林地、草地、水體、建設(shè)用地、未利用地、濕地/沼澤7類（圖1），其所占比例分別為 0.44% 、 21.40% 、 65.26% 、 0.02% 、 0.43% 、 4.78% 、7.67% 。利用地形、土地利用以及土壤數(shù)據(jù)對流域進(jìn)行概化，最終將彥吉嘎河流域劃分為了26個子流域（圖2）和702個水文響應(yīng)單元。利用HWSD土壤數(shù)據(jù)庫，通過SPAW軟件及土壤水文學(xué)分組進(jìn)行一定的計算轉(zhuǎn)換得到研究區(qū)的土壤數(shù)據(jù)庫。將每個氣象站點(diǎn)2009一2018年的日降雨量、日氣溫（最高溫、最低溫）、日相對濕度、日太陽輻射、日平均風(fēng)速數(shù)據(jù)整理成SWAT模型所識別的數(shù)據(jù)格式，并通過站點(diǎn)經(jīng)緯度與空間數(shù)據(jù)庫連接。

2.2SWAT模型的產(chǎn)水量模擬產(chǎn)水量（WYLD）是指地表徑流、土壤剖面中的側(cè)向流和地下水回流的總和，SWAT模型中產(chǎn)水量的計算公式如下[18]：

WYLD=SURQ+LATQ+GWQ-TLOSS-pond

式中：WYLD為產(chǎn)水量，指主河道的總水量（ mm ）;SURQ為主河道的地表徑流量（mm）;LATQ為河道中的側(cè)向流量（mm）;GWQ為主河道中的地下徑流量（ mm ）；TLOSS為河床傳輸損失量（ ）;pond為池塘留量（ Π_mm）

2.3SWAT模型的率定與驗(yàn)證考慮到水文數(shù)據(jù)的可獲得性以及已有研究區(qū)域相似性，該研究并未對模型進(jìn)行參數(shù)率定，而是采用彥吉嘎河所在流域一烏拉蓋河流域的相關(guān)文獻(xiàn)中率定的參數(shù)（表1）[19]。研究表明：SWAT模型在烏拉蓋河流域的適用性良好，率定期及驗(yàn)證期的NSE及 R² 均在0.62以上，PBLAS小于 18.8%^[19] 。因此，推斷SWAT模型同樣適合于在隸屬于烏拉蓋河流域的彥吉嘎河流域建模。

2.4地理探測器地理探測器是王勁峰等[20]首次提出的一種探測空間分異性、揭示驅(qū)動因子的一種新的空間統(tǒng)計方法。地理探測器的核心假設(shè)是，如果自變量 X 和因變量 Y 之間存在顯著的空間一致性，則它們之間存在關(guān)聯(lián)。它不僅可以定量地識別各種驅(qū)動因素對因變量空間格局的貢獻(xiàn)，還可以檢測驅(qū)動因子的組合效應(yīng)，評估2個驅(qū)動因子的相互作用是否會增加或削弱對因變量的解釋力。

地理探測器的表達(dá)式為：

式中： q 表示自變量 X 對因變量 Y 的貢獻(xiàn)值，數(shù)值范圍 0～1，q 值越大表示解釋力越強(qiáng)； L 是層的數(shù)量； N_?h 和 N 分別是子區(qū)域 h 和整個區(qū)域中的樣本總數(shù)； σ² 和 σ_h² 分別表示變量 Y 和子區(qū)域 h 的方差。

該研究使用地理探測器探究影響彥吉嘎河流域產(chǎn)水量空間異質(zhì)性的主要驅(qū)動因子及驅(qū)動因子的組合效應(yīng)，以由SWAT模型水文模塊通過對HRU尺度的產(chǎn)水量輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行計算得到的流域多年（2009—2018）產(chǎn)水量分布的平均值作為因變量（Y），以流域 2009—2018年的年降水量、年均氣溫、年蒸散量以及流域的坡度4個自然因子和流域2009—2018年的年均GDP、年均人口密度以及流域的土地利用類型（由于流域2009—2018年的土地利用變化程度不大，故選擇2018年的土地利用類型作為代表）3個人為因子、共計7個潛在驅(qū)動因子作為自變量 （X） 。將數(shù)據(jù)導(dǎo)人ArcGIS10.8，采用自然斷點(diǎn)法將數(shù)據(jù)離散為5級。應(yīng)用Excel-Gedetector模型（http：//www.geodetector.org）進(jìn)行因子探測和因子交互作用探測的定量分析。

3結(jié)果與分析

3.1產(chǎn)水服務(wù)空間特征將模型按子流域產(chǎn)水量輸出，計算各子流域多年平均產(chǎn)水量結(jié)果如圖3所示。結(jié)果表明，彥吉嘎河流域產(chǎn)水量的變化范圍為 4.21～26.90mm 。產(chǎn)水量較高的地區(qū)集中在流域的中部、西部及東北部，其中產(chǎn)水量 gt;22 mm的地區(qū)主要集中在中部的巴彥都日格嘎查、阿拉坦興安嘎查和烏蘭圖嘎嘎查（子流域11、13、15）和東北部的唐斯格嘎查地區(qū)（子流域3、5）。這些區(qū)域牧民點(diǎn)集中，建設(shè)用地和未利用地分布較多，產(chǎn)水能力強(qiáng)。流域南部高程較高、森林分布廣泛的區(qū)域?yàn)楫a(chǎn)水量低值區(qū)，產(chǎn)水量大多 lt;13mm 。

3.2關(guān)鍵產(chǎn)水功能區(qū)識別以26個子流域單位面積的產(chǎn)水強(qiáng)度作為關(guān)鍵產(chǎn)水功能區(qū)鑒別的評價指標(biāo)，根據(jù)自然裂點(diǎn)分級法[8]，將流域的產(chǎn)水強(qiáng)度劃分為極其重要（0.73～4.96mm/km² ）、高度重要 （0.53～lt;0.73mm/km² ）、中等重要1 0.23～lt;0.53mm/km² 、相當(dāng)重要 （0.08～lt;0.23mm/km²） 和一般重要 （0.04～lt;0.08mm/km²）? 5個等級。

依據(jù)分級標(biāo)準(zhǔn)，彥吉嘎河流域關(guān)鍵產(chǎn)水功能區(qū)的劃分結(jié)果如圖4所示。產(chǎn)水強(qiáng)度等級極其重要的子流域?yàn)?號子流域;高度重要的子流域?yàn)?、11、18號子流域，其面積占流域總面積的 3.3% 。同時結(jié)合產(chǎn)水量空間分布圖綜合考慮，最終將5、9、11、13、15號子流域定為關(guān)鍵產(chǎn)水功能區(qū)，其面積占流域總面積的 12% 。

3.3關(guān)鍵產(chǎn)水功能區(qū)產(chǎn)水量的時間特征5、9、11、13、155個關(guān)鍵產(chǎn)水功能區(qū)2009—2018年年產(chǎn)水量的時間序列如圖5所示。在這10年中，5個子流域產(chǎn)水功能的年際變化有著相似的規(guī)律，都呈現(xiàn)出升高-降低-升高-降低的趨勢，其中2011、2012、2014和2015年的產(chǎn)水量較高，其余年份偏低。通過觀察5個關(guān)鍵子流域2009—2018年年降水量（5個子流域的年降水量完全相同）的時間序列可以發(fā)現(xiàn)，年產(chǎn)水量與年降水量的時間變化規(guī)律基本一致，說明彥吉嘎流域的產(chǎn)水量與降水量密切相關(guān)。5個關(guān)鍵子流域2009—2018年的月產(chǎn)水量如圖5b所示。結(jié)果表明，這5個子流域在6—9月產(chǎn)水量較高，其中又以7月份產(chǎn)水量最高，而其他月份產(chǎn)水量則相對較少。因此，每年的降雨季是產(chǎn)水功能保護(hù)的關(guān)鍵時間，應(yīng)引起相關(guān)部門的足夠重視

Fig.5Anualaveragewateryieldandprecipitationa）and monthly wateryield（b）inkey water producingareasoftheYanjiga River Basin from 2009 to 2018

3.4彥吉嘎河流域產(chǎn)水量驅(qū)動力探測

3.4.1因子探測。利用地理探測器對彥吉嘎河流域產(chǎn)水量空間異質(zhì)性的影響因素進(jìn)行探究。因子探測的結(jié)果表明，對產(chǎn)水量解釋力最強(qiáng)的3個因子是蒸散發(fā)、降水、氣溫，其 q 值分別為0.171、0.122和0.120（表2），說明氣候是影響彥吉嘎河流域產(chǎn)水量的主導(dǎo)因素。這一結(jié)果與前人的研究一致，如W_u 等8發(fā)現(xiàn)，降水是影響內(nèi)蒙古塔布河流域產(chǎn)水量的最主要因素；馮娟[21發(fā)現(xiàn)，降水和蒸散發(fā)等氣候因子是影響灃河中上游流域產(chǎn)水能力時空分布的主導(dǎo)因素。一般來講，流域的降水量越高、蒸散量和溫度越低，其產(chǎn)水量就越高[8]。此外，彥吉嘎河流域產(chǎn)水能力的年際變化也與降水量的年際變化特征一致（圖5a）。這些都印證了“氣候是影響彥吉嘎河流域產(chǎn)水量空間分異的主導(dǎo)因素”這一結(jié)論。

土地利用變化（ q=0.040） 和坡度（ q=0.023， 對彥吉嘎河流域的產(chǎn)水量的空間分異也有一定的影響，但貢獻(xiàn)低于氣候因子。其中土地利用變化一般通過影響水循環(huán)中地表徑流、下滲、蒸發(fā)等環(huán)節(jié)，改變區(qū)域產(chǎn)水量。城鎮(zhèn)建設(shè)用地、未利用地的產(chǎn)水能力高，農(nóng)田、草地產(chǎn)水能力一般。通常來講，森林由于自身具有較高的蒸騰量，其產(chǎn)水量往往沒有草地、農(nóng)田和未利用地高。特別是在干旱半干旱區(qū)，森林由于其自身巨大的蒸騰作用，產(chǎn)水量的減少量可能高達(dá) 50%^[22] 。彥吉嘎河流域的北部和中部主要土地類型為草地，同時還分布有一定數(shù)量的未利用地，而南部的主要土地利用類型為森林，這可能是流域的北部和中部產(chǎn)水量高、南部產(chǎn)水量低的部分因素。GDP對產(chǎn)水量的解釋能力最低（ q=0.005 ），其次是人口密度（ q=0.010） ，這說明彥吉嘎河流域的產(chǎn)水量受自然因素的影響較大，受人為因素的影響較小。

3.4.2交互探測結(jié)果分析。進(jìn)一步進(jìn)行交互因子檢測，確定各因子兩兩組合對產(chǎn)水量的影響（表3）。結(jié)果表明，相互作用因子的解釋能力大于單個因子，說明各因子對彥吉嘎河流域產(chǎn)水量的影響不是相互獨(dú)立的，而是相互作用的結(jié)果。蒸散發(fā)n坡度、降水∩坡度、氣溫坡度是具有最大的解釋力的3組組合，其 q 值分別為0.291、0.259和0.259，這可能是因?yàn)闅庀笠睾偷匦蔚木戎苯雨P(guān)系水量的模擬結(jié)果。雖然GDP和人口密度2個較弱因子的交互解釋力較單一因子有所提高，但交互影響結(jié)果仍低于其他交互結(jié)果。除了降水∩蒸散發(fā)、降水n氣溫以及蒸散發(fā)n氣溫為雙因子增強(qiáng)，其余的因子組合均為非線性增強(qiáng)。

4討論

對彥吉嘎河流域產(chǎn)水功能的重要性進(jìn)行了分類，確定了需要優(yōu)先保護(hù)和重點(diǎn)保護(hù)的地區(qū)。根據(jù)依據(jù)《生態(tài)保護(hù)紅線劃定技術(shù)指南》的分類方法，采用自然斷點(diǎn)法在流域尺度上將產(chǎn)水功能的重要程度劃分為極其重要、高度重要、中等重要、相當(dāng)重要和一般重要。結(jié)合產(chǎn)水量空間分布結(jié)果綜合考慮，發(fā)現(xiàn)5、9、11、13和15號為關(guān)鍵產(chǎn)水區(qū)域。對于這些關(guān)鍵產(chǎn)水功能區(qū)，應(yīng)采取措施進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)。例如對于草地地區(qū)，實(shí)行圍封禁牧，減少人類活動的干擾。同時對產(chǎn)水功能也具有重要貢獻(xiàn)作用的流域北部和中部的未利用地，也需要決策者特別重視，建議設(shè)立產(chǎn)水功能保護(hù)區(qū)。整體來看，常見的重要產(chǎn)水區(qū)域多位于流域北部。在流域南部的森林集中的區(qū)域，建議穩(wěn)步實(shí)施退耕還林工程。然而，同時強(qiáng)烈建議只選用節(jié)水的本地物種，以最大化減少由于蒸騰作用引起的產(chǎn)水量的損失，減少產(chǎn)水服務(wù)與其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)之間的權(quán)衡。

運(yùn)用地理探測器技術(shù)，系統(tǒng)分析了彥吉嘎河流域產(chǎn)水量空間分異的驅(qū)動機(jī)制，地理探測器有助于揭示引起流域產(chǎn)水量空間異質(zhì)性變化的主要驅(qū)動因子及其交互作用。與傳統(tǒng)的統(tǒng)計學(xué)方法相比，地理探測器具有可以定量解析不同環(huán)境因子對產(chǎn)水量的空間影響的優(yōu)勢，這對于深入研究產(chǎn)水量的驅(qū)動機(jī)制具有重要意義，同時也為流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和水資源管理提供依據(jù)。綜合來看，在干旱半干旱地區(qū)的彥吉嘎河流域，自然環(huán)境因素對產(chǎn)水量的影響程度顯著高于人類活動因素。蒸散發(fā)、降水和氣溫是影響產(chǎn)水量的主導(dǎo)因子，且交互作用后因子解釋力明顯增大，表明彥吉嘎河流域的產(chǎn)水量受到多種因子共同影響，而非單一因子起主導(dǎo)性作用。在SWAT模型參數(shù)輸入過程中需要輸入諸如降水、氣溫和蒸散發(fā)等氣候要素，一定程度上增加了自然要素的影響程度。有研究表明，人類活動例如土地利用/覆被變化、GDP以及人口密度等也是影響流域產(chǎn)水量的重要因子[19]。該研究結(jié)果顯示土地利用變化對流域的產(chǎn)水量有一定的影響，但GDP和人口密度等人類活動因素影響較弱，這可能是因?yàn)橐环矫鎻┘潞恿饔虻娜丝诿芏容^低，受人類活動的影響的確較少，另一方面數(shù)據(jù)分辨率較低也可能是影響地理探測結(jié)果的因素之一。

該研究的結(jié)果可為彥吉嘎河流域?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)水資源保護(hù)提供有力支撐，同時對其他流域產(chǎn)水關(guān)鍵功能區(qū)識別和水資源保護(hù)策略的制定提供參考。該研究還存在一些不足，如由于流域周圍沒有水文站，考慮到水文數(shù)據(jù)的可獲得性以及已有研究的區(qū)域相似性，該研究并未對模型進(jìn)行參數(shù)率定，而是采用文獻(xiàn)中率定的參數(shù)數(shù)據(jù)；另外，在進(jìn)行地理探測器模型計算時所輸入的GDP和人口密度等影響因素數(shù)據(jù)的分辨率也偏低。未來應(yīng)查閱更多文獻(xiàn)資料，引入流域更多的水文數(shù)據(jù)進(jìn)行模型校準(zhǔn)，同時提高GDP和人口密度等數(shù)據(jù)的分辨率，以實(shí)現(xiàn)研究區(qū)產(chǎn)水量及其影響因素的精準(zhǔn)模擬和預(yù)測，再結(jié)合氣候變化、經(jīng)濟(jì)效益和管控成果對多種管理措施進(jìn)行情景分析，制定最佳管理措施。

5結(jié)論

應(yīng)用SWAT模型對彥吉嘎河流域的產(chǎn)水過程進(jìn)行了模擬，估算了各個子流域2009—2018年產(chǎn)水量的變化，識別了產(chǎn)水關(guān)鍵功能區(qū)，并利用地理探測器分析了影響流域產(chǎn)水量空間異質(zhì)性的因素，結(jié)果表明：

（1）彥吉嘎河全部子流域年產(chǎn)水量的變化范圍為 4.21～ 26.90mm ，產(chǎn)水量較高的地區(qū)集中在流域的中部、西部及東北部，南部為產(chǎn)水低值區(qū)。

（2）通過單位面積指數(shù)法求得各子流域的產(chǎn)水強(qiáng)度并進(jìn)行等級劃分，結(jié)合產(chǎn)水量的空間分布特征，最終得到彥吉嘎河流域的產(chǎn)水關(guān)鍵功能區(qū)為5、9、11、13和15號子流域，其主要土地利用類型為草地和未利用地。因此，要將關(guān)鍵產(chǎn)水功能區(qū)設(shè)置為優(yōu)先保護(hù)區(qū)，并根據(jù)不同的土地利用類型因地制宜采取保護(hù)措施。

（3）5個關(guān)鍵子流域在2011、2012、2014和2015年的產(chǎn)水量較高，年產(chǎn)水量與年降水量的時間變化規(guī)律基本一致;月產(chǎn)水量結(jié)果顯示5個子流域在6—9月產(chǎn)水量較高，其中又以7月產(chǎn)水量最高，與當(dāng)?shù)亟涤昙镜臅r間基本同步。因此每年的降雨季是產(chǎn)水保護(hù)的關(guān)鍵時間。

（4）地理探測器的結(jié)果表明氣候是影響彥吉嘎河流域產(chǎn)水量空間分異的主導(dǎo)因素。對產(chǎn)水量的解釋力最強(qiáng)的3個因子是蒸散發(fā)、降水、氣溫， q 值分別為0.171、0.122和0.120。人為因子的解釋力偏低。多種因子之間的交互作用對產(chǎn)水量空間異質(zhì)性的影響大于單一因子。

參考文獻(xiàn)

[1]BURGOS-AYALA A，JIMENEZ-ACEITUNO A，ROZAS-VASQUEZ D.Integrating ecosystem services innature conservation for Colombia[J].Environmental management，2020，66（2） ：149-161.

[2] CARPENTER S R，MOONEY H A，AGARD J，et al.Science for managing ecosystem services：Beyond the millennium ecosystem assessment[J].Proceedingsof the national academy of sciences of theUnited States of America，2009，106（5） ：1305-1312.

[3]YANG SL，BAI Y，ALATALO JM，et al.Spatio-temporal changes inwaterrelated ecosystem services provision and trade-offs with food production [J].Journal of cleaner production，2021，286：1-10.

[4]YANG D W，YANG Y T，XIA J.Hydrological cycle and water resources in a changing world：A review[J].Geography and sustainability，2O21，2（2） ： 115-122.

[5]AZNAR-SANCHEZ JA，VELASCO-MUNOZ JF，BELMONTE-URENAL J，et al.The worldwide research trends on water ecosystem services[J].Ecological indicators，2019，99：310-323.

[6]NOTTER B，HURNI H，WIESMANN U，et al.Modelling water provision as an ecosystem service in a large East African river basin[J].Hydrology amp; earth system sciences，2012，16（1） ：69-86.

[7]張曉寧，李曉丹，年麗麗，等.基于文獻(xiàn)計量的草地生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功 能研究現(xiàn)狀[J].草業(yè)學(xué)報，2022，31（6）：35-49.

[8]WUL，LUOYK，PANGSJ，etal.Factoranalysisofhydrologicservicesin watercontrolled grassland ecosystems by InVEST model and geodetector [J].Environmental science and pollution research，2O24，31（13）：20409- 20433.

[9]呂樂婷，張杰，江源，等.土地利用變化對東江流域產(chǎn)流過程影響的定量 評估[J].水資源保護(hù)，2018，34（3）：45-51.

[10]李愛娟，徐光來，楊強(qiáng)強(qiáng)，等.淮河上游產(chǎn)水服務(wù)空間分異及其影響因 素探測[J].淮陰師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2023，22（4）：321-327.

[11]張麗娜，孫穎娜，胡金輝，等.寒區(qū)森林流域產(chǎn)水量時空變化規(guī)律研究： 以永翠河流域?yàn)槔齕J].人民珠江，2023，44（6）：18-25.

[12]KALANTARI Z，SANTOS FERREIRA C S，PAGE J，et al.Meeting sustainable development challenges in growing cities ：Coupled social-ecological systems modeling of land use and water changes[J].Journal of environmentalmanagement，2019，245：471-480.

[13]YANGHF，NIESN，DENGSQ，etal.Evaluationofwateryield anditsdrivingfactorsinthe YangtzeRiverBasin，China[J].Environmental earthsciences，2023，82（18）：1-13.

[14]XU W J，YAO WL，BAI Z K，et al.Ecological risk evaluation and ecologi-calrestoration model of mininginthe source area of the YellowRiverBa-sin[J].Land，2023，12（4）：1-21.

[15]ZHAISJ，HUWP，ZHUZC.Ecological impacts ofwatertransfersonLake Taihu from the Yangtze River，China[J].Ecological engineering，2010，36（4） ：406-420.

[16]王中根，劉昌明，黃友波.SWAT模型的原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用研究[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2003，22（1）：79-86.

[17]GUNGORK，KARAKAYAN，EVRENDILEKF，etal.Spatiotemporal mod-eling of watershed nutrient transport dynamics：Implications for eutrophi-cationabatement[J].Ecologicalinformatics，2016，34：52-69.

[18]FICKLIND L，BARNHART B L.SWAT hydrologic model parameter un-certainty and itsimplications for hydroclimatic projections in snowmelt-dependentwatersheds[J].Journal of hydrology，2014，519：2081-2090.

[19]陳紅光，孟凡浩，薩楚拉，等.北方牧區(qū)草原內(nèi)陸河流域徑流演變特征及其驅(qū)動因素分析[J].干旱區(qū)研究，2023，40（1）：39-50.

[20]王勁峰，徐成東.地理探測器：原理與展望[J].地理學(xué)報，2017，72（1）：116-134.

[21］馮娟.基于InVEST模型和SWAT模型的秦嶺北麓水源涵養(yǎng)時空格局分析[D].西安：西北大學(xué)，2021.

[22] SUN X，LI F.Spatiotemporal assessment and trade-ofsof multiple ecosys-tem services based on land use changes in Zengcheng，China[J].Scienceofthe total environment，2017，609：1569-1581.