黑河中下游防風(fēng)固沙功能時空變化及影響因子分析

彭婉月, 王兆云, 李海東, 柳本立

1.中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院沙漠與沙漠化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 甘肅 蘭州 730000

2.甘肅省戈壁荒漠生態(tài)與環(huán)境野外科學(xué)觀測研究站(敦煌)， 甘肅 蘭州 730000

3.中國科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049

4.生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學(xué)研究所， 江蘇 南京 210042

黑河中下游是國家級防風(fēng)固沙型生態(tài)功能保護(hù)區(qū)[1]，也是西北生態(tài)環(huán)境最為脆弱的地區(qū)之一. 黑河中游為人工綠洲區(qū)，是流域水資源主要消耗區(qū)[2]；下游沙漠、戈壁廣布，水質(zhì)惡化、沙塵暴頻繁、土地荒漠化等生態(tài)環(huán)境問題頻發(fā)，是我國北方主要的沙塵發(fā)源地之一[3]. 2000年以來，國家相繼實(shí)施了黑河流域應(yīng)急調(diào)水措施、黑河流域綜合治理工程、全國第一個節(jié)水型社會試點(diǎn)及甘肅張掖黑河濕地國家級自然保護(hù)區(qū)等建設(shè)，以期強(qiáng)化防風(fēng)固沙功能，改善流域的生態(tài)環(huán)境.

防風(fēng)固沙是生態(tài)系統(tǒng)通過其結(jié)構(gòu)與過程減少由于風(fēng)蝕所導(dǎo)致的土壤侵蝕的作用[4]，這種保持土壤、抑制風(fēng)蝕過程的功能即為防風(fēng)固沙功能[5]. 開展黑河中下游近年來的防風(fēng)固沙功能評價工作，有利于遏制沙化趨勢、維護(hù)該流域的生態(tài)安全和科學(xué)開展土壤風(fēng)蝕防治. 近年來， 黑河中下游防風(fēng)固沙研究主要集中于小區(qū)域的生態(tài)效益[6-8]，缺少對中下游全區(qū)的防風(fēng)固沙功能評估及長時間序列的空間差異性分析.

目前有多種風(fēng)蝕模型可用于防風(fēng)固沙功能的評價. 自20世紀(jì)60年代起，國外先后開發(fā)了風(fēng)蝕方程(wind erosion equation, WEQ)[9]、修正風(fēng)蝕方程(revised wind erosion equation, RWEQ)[10]、德克薩斯模型(texas erosion analysis model, TEAM)[11]、風(fēng)蝕評價模型(wind erosion assessment model, WEAM)[12]、風(fēng)蝕預(yù)報系統(tǒng)(wind erosion prediction system, WEPS)[13]等. 我國防風(fēng)固沙評估的模型研究進(jìn)展較為緩慢，在1998年才提出首個風(fēng)蝕量統(tǒng)計模型，后基本以田間尺度的經(jīng)驗(yàn)估算模型為主[14]. 目前，使用RWEQ進(jìn)行評估的方法應(yīng)用最為廣泛，在內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒[15-16]、青海省[17]、渾善達(dá)克沙地[18]等不同區(qū)域尺度都開展了相關(guān)工作. 該方法也被作為生態(tài)保護(hù)紅線劃定中防風(fēng)固沙功能重要性的評估方法[4]. 針對黑河流域的研究中，韓永偉等[5]利用風(fēng)蝕流失模型評估了2006年黑河下游防風(fēng)固沙功能，但該方法與RWEQ模型有顯著不同，也未進(jìn)行因子分析.

該文針對黑河中下游2000—2017年間連續(xù)多年和多年年均防風(fēng)固沙功能進(jìn)行評估，利用近20年最新數(shù)據(jù)分析變化趨勢，并確定主要影響因子的貢獻(xiàn)，可為區(qū)域的風(fēng)沙災(zāi)害防治、生態(tài)修復(fù)及貧困地區(qū)的生態(tài)扶貧提供參考依據(jù)，提升流域內(nèi)居民的生存環(huán)境和毗鄰地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量，進(jìn)而對國家生態(tài)文明和“美麗中國”建設(shè)具有重要意義.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

黑河是我國西北地區(qū)的第二大內(nèi)陸河，處于西北干旱區(qū)西風(fēng)季風(fēng)交匯地帶，也是西北干旱區(qū)最具代表性的河流，發(fā)源于祁連山北麓中段，流經(jīng)河西走廊，最終注入內(nèi)蒙古自治區(qū)額濟(jì)納旗的東西居延海，其干流全長821 km. 黑河流域的經(jīng)緯度范圍介于98°E～102°E、38°N～42°N之間，流域總面積1.3×105km2，以鷹落峽、正義峽為分界線將全流域劃分為上、中、下游. 黑河流域跨青海省、甘肅省和內(nèi)蒙古自治區(qū)的5地(州)、11縣(市、旗)，人口約1.3×106人. 上游地區(qū)以牧業(yè)為主，中游屬灌溉農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)區(qū)，所占人口比重最大，達(dá)1.21×106人；下游地區(qū)由于其地質(zhì)特征，既有農(nóng)田、林草灌溉區(qū)，又發(fā)展荒漠牧業(yè). 黑河中下游地區(qū)包括甘肅省的山丹、民樂、張掖、臨澤、高臺、金塔縣部分地區(qū)等縣(市)，以及內(nèi)蒙古自治區(qū)額濟(jì)納旗(見圖1). 流域中下游屬于蒙-甘氣候區(qū)，分為溫帶河西走廊干旱亞區(qū)和額濟(jì)納溫帶極端干旱亞區(qū). 中游年均降水量100～250 mm，年均蒸發(fā)量 2 047～2 341 mm，干燥度2.5～5.5，日照時數(shù) 2 683～3 088 h，基本特征為干旱多風(fēng)、光照充足，氣溫日較差大；下游以西風(fēng)和西北風(fēng)為主，年均降水量41 mm，年均蒸發(fā)量 3 700～4 384 mm，年均氣溫8.3 ℃，年均風(fēng)速4.2 ms，年均沙塵暴日數(shù)20 d，其氣候特征為極端干旱、大風(fēng)、少雨、沙塵頻繁[2]，沙漠化敏感性和鹽漬化敏感性高，防風(fēng)固沙功能極重要[1].

注： 數(shù)據(jù)來源于趙軍,王建華.國家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http:data.tpdc.ac.cnzh-hans)，2015.

1.2 評價方法與數(shù)據(jù)來源

1.2.1RWEQ模型

防風(fēng)固沙功能主要與風(fēng)速[19]、土壤[20-22]、地形[23]和植被[24-25]等因素密切相關(guān). 根據(jù)生態(tài)環(huán)境部生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南[4]和有關(guān)文獻(xiàn)[26-28]，該研究采用修正風(fēng)蝕方程(RWEQ). 計算公式：

SR=SLP-SL

(1)

(2)

S=150.71×(WF×EF×SCF×K′×C)-0.371 1

(3)

Qmax=109.8×(WF×EF×SCF×K′×C)

(4)

(5)

Qmaxp=109.8×(WF×EF×SCF×K′)

(6)

SP=150.71×(WF×EF×SCF×K′)-0.371 1

(7)

各主要因子的計算方法如下：

a) 氣候因子(WF).

WF=Wf×SW×SD×ρg

(8)

(9)

式中：Wf為各月多年平均氣候風(fēng)蝕因子，m3s3；SW為各月多年平均土壤濕度因子；SD為雪蓋因子(無積雪覆蓋天數(shù)研究總天數(shù))，定義積雪覆蓋深度大于25.4 mm視為積雪覆蓋；ρ為空氣密度，當(dāng)氣溫為15 ℃時為1.226 kgm3；g為重力加速度，取9.8 ms2；U2為距離地面2 m處的風(fēng)速，ms；UC為臨界風(fēng)速，一般設(shè)為5 ms[16,30]；Nd為每月天數(shù)，d；N為每月觀測風(fēng)速大于臨界風(fēng)速的天數(shù)，d.

b) 土壤可蝕因子(EF).

(10)

式中：sa為土壤粗砂含量，%；si為土壤粉砂含量，%；cl為土壤黏粒含量，%；[OM]為土壤有機(jī)質(zhì)含量，%；[CaCO3]為碳酸鈣含量，%，可不予考慮.

c) 土壤結(jié)皮因子(SCF).

d) 植被覆蓋度因子(C).

C=e-ai×SC

(12)

式中：SC為植被覆蓋度，%；ai為不同植被類型的系數(shù)，林地、草地、灌叢、裸地、沙地、農(nóng)田分別為 0.153 5、0.115 1、0.092 1、0.076 8、0.065 8、0.043 8.

e) 地表糙度因子(K′).

K′=e(1.86Kr-2.41Kr0.934-0.127Crr)

(13)

Kr=0.2×ΔH2L

(14)

式中：Kr為土壟糙度，根據(jù)Smith-Carson方程計算，cm；Crr為隨機(jī)糙度因子，取0 cm；L為地勢起伏參數(shù)，m；ΔH為距離L范圍內(nèi)的海拔高程差，m.

在充分考慮氣候條件、植被覆蓋狀況、土壤可蝕性、土壤結(jié)皮、地表粗糙度等要素情況下，以單位面積防風(fēng)固沙量(潛在土壤風(fēng)蝕模數(shù)與實(shí)際土壤風(fēng)蝕模數(shù)的差值)作為表征防風(fēng)固沙功能的評估指標(biāo)，所以下文中防風(fēng)固沙功能實(shí)際指代單位面積防風(fēng)固沙量. 同時，為更好地表達(dá)空間差異，依據(jù)研究區(qū)防風(fēng)固沙功能值域及參考文獻(xiàn)[5,18]，設(shè)置防風(fēng)固沙功能在0～2×104tkm2之間為較低區(qū)，在2×104～2.8×104tkm2之間為一般區(qū)，在2.8×104tkm2以上為較高區(qū).

1.2.2一元線性回歸斜率分析

該研究基于最小二乘擬合直線對數(shù)組進(jìn)行回歸分析，模擬并預(yù)測一組數(shù)據(jù)的時間變化趨勢過程[31]，計算公式：

(15)

式中：slope為變量回歸方程的系數(shù)，若slope>0，表示變量趨勢增加，而slope<0，則表示變量趨勢減少；n為年數(shù)，該研究取值為18；Yt為第t年的變量值.

通常需要對變化趨勢進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，該研究采用F檢驗(yàn)，通過比較兩組數(shù)據(jù)的方差，以確定它們的精密度是否具有顯著性差異，其計算公式：

(16)

(17)

(18)

1.2.3灰色關(guān)聯(lián)度分析法

灰色關(guān)聯(lián)度分析法(grey relation analysis，GRA)[32-33]是灰色系統(tǒng)理論中進(jìn)行多因素相關(guān)程度分析的方法，通過定量描述和比較的方法分析該系統(tǒng)的變化發(fā)展態(tài)勢. 關(guān)聯(lián)度是反映事物或者因素之間相關(guān)性大小的量度值，而關(guān)聯(lián)系數(shù)是子序列與母序列在各時刻的關(guān)聯(lián)程度值，使用關(guān)聯(lián)度可計算各因子的貢獻(xiàn)率. 采用初值化方法[27]歸一化數(shù)據(jù)序列后參照式(19)～(21)計算.

(19)

(20)

(21)

式中，Em為各影響因子貢獻(xiàn)率，r(x0,xm)為關(guān)聯(lián)度，n′為被評價對象的個數(shù)，m為影響因素的指標(biāo)數(shù)，k為不同的時刻數(shù)，n″為時刻總數(shù)，x0(k)為母序列，xm(k)為要分析的影響因素子序列，r[xo(k),xm(k)]為關(guān)聯(lián)系數(shù)，ξ為分辨系數(shù)且ξ∈(0，1).

1.2.4數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源詳細(xì)說明見表1. 其中，由2000—2017年共18年的日最大風(fēng)速插值得到風(fēng)力因子；雪蓋因子利用中國雪深長時間序列數(shù)據(jù)集進(jìn)行計算；土壤特性因子利用黑河流域土壤粒徑分布數(shù)據(jù)集、面向陸面模擬的中國土壤數(shù)據(jù)集及中國土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)據(jù)集得到；用MRT投影轉(zhuǎn)換工具對MOD13A3進(jìn)行投影和格式轉(zhuǎn)換批處理后，采用最大值合成法獲得NDVI數(shù)據(jù)，并基于像元二分法生產(chǎn)出年植被覆蓋度，進(jìn)而得到植被覆蓋因子. 地表糙度因子由GDEM DEM 30 m分辨率數(shù)字高程數(shù)據(jù)得到. 研究區(qū)域內(nèi)共有4個地級市及其所轄的10個縣級行政單元，但民樂縣、臨澤縣、肅南裕固族自治縣、嘉峪關(guān)市氣象站的數(shù)據(jù)資料存在缺失，僅能使用張掖市、酒泉市、祁連縣、山丹縣、高臺縣、金塔縣及額濟(jì)納旗7個氣象站數(shù)據(jù)(見圖1). 將所有因子統(tǒng)一為250 m分辨率的柵格數(shù)據(jù)，保證柵格計算過程準(zhǔn)確.

表1 數(shù)據(jù)來源介紹

2 結(jié)果與討論

2.1 防風(fēng)固沙功能空間分布特征及趨勢分析

由圖2可見，研究區(qū)有1.02×105km2的面積風(fēng)蝕嚴(yán)重，占黑河中下游地區(qū)面積的一半以上，主要發(fā)生在內(nèi)蒙古自治區(qū)額濟(jì)納旗地區(qū)，與區(qū)域內(nèi)綠洲、荒漠的分布特征一致. 防風(fēng)固沙功能較高區(qū)主要是流域中下游綠洲、山地及黑河水系沿線部分，約占研究區(qū)面積的31.54%，一般區(qū)主要分布在較高區(qū)周邊及內(nèi)部，約占研究區(qū)面積的20.77%，另外，分布有47.69%的較低區(qū)，主要位于荒漠區(qū)及山區(qū).

圖2 黑河中下游多年平均土壤風(fēng)蝕模數(shù)及防風(fēng)固沙功能空間分布

具體說來，青海省祁連縣山區(qū)防風(fēng)固沙功能區(qū)間為0～2.9×104tkm2，96.82%的面積為較低區(qū)，3.17%的面積為一般區(qū)，而較高區(qū)的面積趨近于0. 中游甘肅省的防風(fēng)固沙功能范圍為0～3.1×105tkm2，34.70%的面積為較高區(qū)，14.92%的面積為一般區(qū)，50.38%的面積為較低區(qū). 下游內(nèi)蒙古自治區(qū)額濟(jì)納旗防風(fēng)固沙功能范圍為0～1.1×105tkm2，其中30.02%的面積為較高區(qū)，26.30%的面積為一般區(qū)，43.68%的面積為較低區(qū). 研究區(qū)防風(fēng)固沙功能整體呈現(xiàn)中游較強(qiáng)，向下游遞減的空間分布特征，主要原因是中游綠洲分布集中且是灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，額濟(jì)納旗有大片沙地、戈壁及裸巖，大風(fēng)頻繁；而青海省祁連縣防風(fēng)固沙功能最低，主要是因?yàn)槠湎聣|面多為林地、草地及河渠，雖然防風(fēng)固沙能力高，但其風(fēng)沙活動少，實(shí)際土壤風(fēng)蝕量小.

防風(fēng)固沙功能的變化趨勢如圖3所示. 在研究區(qū)內(nèi)，主要是甘肅省張掖市和嘉峪關(guān)市防風(fēng)固沙功能趨勢增加，回歸方程系數(shù)(slope)為0～26.29%，占總面積的12.51%. 趨勢減弱地區(qū)主要分布于內(nèi)蒙古自治區(qū)額濟(jì)納旗東北部和甘肅省高臺縣中部，回歸方程系數(shù)為-17.17%～0，占總面積的23.30%. 趨勢增強(qiáng)區(qū)有較多自然植被及栽培植被且土質(zhì)肥沃，趨勢減弱區(qū)多是缺乏植被保護(hù)的荒漠風(fēng)沙土. 總體來說，土壤類型、植被覆蓋和氣候條件三要素形成了防風(fēng)固沙功能的空間分布模式.

圖3 2000—2017年黑河中下游年防風(fēng)固沙功能變化趨勢

2.2 區(qū)域土壤風(fēng)蝕和防風(fēng)固沙功能年際變化特征

由圖4可見，2000—2017年研究區(qū)土壤風(fēng)蝕強(qiáng)度波動變化，平均土壤風(fēng)蝕量約為4.6×109t，平均土壤風(fēng)蝕模數(shù)為3.48×104tkm2. 其中2000—2001年風(fēng)蝕最嚴(yán)重，尤以2001年土壤風(fēng)蝕量達(dá)到評估期頂峰(9×109t)，土壤風(fēng)蝕模數(shù)為6.84×104tkm2；而在2011年土壤風(fēng)蝕量達(dá)到最小值(1.3×109t)，土壤風(fēng)蝕模數(shù)為1×104tkm2. 土壤風(fēng)蝕模數(shù)降低，代表整體土壤風(fēng)蝕活動減弱，地表物質(zhì)區(qū)域穩(wěn)定，有利于開展生態(tài)工程的建設(shè). 其中下游內(nèi)蒙古自治區(qū)額濟(jì)納旗多年平均土壤風(fēng)蝕量和多年平均土壤風(fēng)蝕模數(shù)分別為3.1×109t和4.4×104tkm2，中游所含甘肅地區(qū)分別為1.5×109t和2.5×104tkm2，青海省祁連縣山區(qū)分別為9×105t和368 tkm2(見圖5). 土壤風(fēng)蝕模數(shù)趨勢減小，年土壤風(fēng)蝕量平均減少1.36×107t，年均變化率為1.60%.

圖5 代表性年份的黑河中下游土壤風(fēng)蝕模數(shù)變化

圖4 2000—2017年黑河中下游土壤風(fēng)蝕模數(shù)變化

研究區(qū)年均防風(fēng)固沙功能于2002年和2017年達(dá)到最低值和最高值，分別為8.2×103～3.7×104tkm2(見圖6)，多年平均值為2.44×104tkm2. 其中，中游祁連縣多年平均防風(fēng)固沙功能為8×103tkm2，甘肅省為2.7×104tkm2，下游內(nèi)蒙古自治區(qū)額濟(jì)納旗為2.3×104tkm2. 防風(fēng)固沙總量在1.1×109t～4.9×109t之間變動，多年年均值為3.2×109t，其中，祁連縣為1.96×107t，甘肅省為1.57×109t，額濟(jì)納旗為1.63×109t(見圖7). 防風(fēng)固沙功能趨勢增加，年防風(fēng)固沙量平均增加6.67×107t，年均變化率為1.85%.

圖7 代表性年份的黑河中下游防風(fēng)固沙功能變化

圖6 2000—2017年黑河中下游防風(fēng)固沙功能變化

2000—2015年，額濟(jì)納旗的土壤風(fēng)蝕模數(shù)從8.89×104tkm2減至4.34×104tkm2(見圖6)，防風(fēng)固沙功能從3.2×104tkm2減至2×104tkm2(見圖7)，導(dǎo)致整個下游區(qū)域的結(jié)果變化較大. 這表明這段時間內(nèi)，流域上游天然植被封育、中游濕地保護(hù)及下游生態(tài)移民等生態(tài)保護(hù)工程取得巨大成效.

與韓永偉等[5]運(yùn)用董治寶建立的風(fēng)蝕流失模型[39]得到的2006年黑河下游防風(fēng)固沙功能結(jié)果相比，筆者計算的黑河中下游年均防風(fēng)固沙功能(2.44×104tkm2)稍高于文獻(xiàn)[5]中黑河下游低覆蓋草地、中覆蓋草地、灌木林、有林地的防風(fēng)固沙功能(分別為1.23×104、1.91×104、2.26×104、2.27×104tkm2)，但與荒漠區(qū)相當(dāng). 這是由于近20年來研究區(qū)氣候因子及植被覆蓋發(fā)生顯著變化，導(dǎo)致流域防風(fēng)固沙功能趨勢增加.

2.3 防風(fēng)固沙功能評估主要影響因子分析

由圖8可見，各因子空間分布與防風(fēng)固沙功能具有差異化的相似性. 氣候因子值超過282 kgm的較強(qiáng)區(qū)集中在荒漠區(qū)，占研究區(qū)面積的48.40%；在212～282 kgm之間的一般區(qū)主要分布于山區(qū)、綠洲區(qū)及下游黑河帶，占研究區(qū)面積的43.53%；小于212 kgm的較低區(qū)主要集中在張掖市綠洲平原區(qū)，占研究區(qū)面積的8.07%. 在空間上，額濟(jì)納旗東北部氣候因子趨勢強(qiáng)度減小，張掖市、酒泉市小部分區(qū)域趨勢增加，但由于研究區(qū)氣象站點(diǎn)較少(見圖1)，空間分析誤差可能較大，在此不做氣候因子趨勢變化的空間面積統(tǒng)計. 多年平均植被覆蓋度超過65%的區(qū)域僅占研究區(qū)面積的5.71%，分布在中游山地、綠洲區(qū)及黑河水系邊緣；73.51%的研究區(qū)面積多年平均植被覆蓋度較低，在0～11%之間，主要為荒漠地帶. 54.14%的研究區(qū)面積土壤可蝕性指數(shù)與土壤結(jié)皮指數(shù)均超過0.50，主要分布在荒漠區(qū)，表明易受到風(fēng)沙侵蝕. 土壤可蝕性指數(shù)與結(jié)皮指數(shù)皆低于0.30的區(qū)域占研究區(qū)面積的2.40%，集中于山區(qū)，土壤抗風(fēng)蝕能力較好. 研究區(qū)北部及中部較平坦，地表糙度因子多在0.96～1之間；占研究區(qū)面積的54.96%，祁連山脈地表起伏較大，地表糙度因子在0.09～0.34之間，占研究區(qū)面積的5%.

圖8 黑河中下游防風(fēng)固沙功能主要影響因子空間分布

2000—2017年植被覆蓋度以微度增加為主，26.55%的區(qū)域趨勢增強(qiáng)，主要位于研究區(qū)南部及黑河沿線地區(qū). 趨勢減弱區(qū)零星分布在下游額濟(jì)納旗，僅占研究區(qū)面積的1%(見圖9).

圖9 黑河中下游2000—2017年植被覆蓋度變化趨勢

張掖市防風(fēng)固沙功能變化趨勢增加而額濟(jì)納旗變化趨勢減小(見圖3)，主要原因是潛在土壤風(fēng)蝕量與實(shí)際土壤風(fēng)蝕量隨氣候因子與植被覆蓋因子共同作用而變化. 張掖市植被覆蓋度略增加，實(shí)際土壤風(fēng)蝕量減小，而氣候因子增加強(qiáng)度更大，導(dǎo)致潛在土壤風(fēng)蝕量增加，因此防風(fēng)固沙功能增加. 植被覆蓋度增加的區(qū)域主要集中在額濟(jì)納旗黑河沿線及湖泊，而其氣候因子減弱，土壤風(fēng)蝕模數(shù)降低，潛在土壤風(fēng)蝕量明顯減小，導(dǎo)致防風(fēng)固沙功能減小.

由于土壤特性及地表糙度變化微小，該研究視為長期不變. 由灰色關(guān)聯(lián)分析結(jié)果得出，防風(fēng)固沙功能的影響因子關(guān)聯(lián)系數(shù)分別為0.80(風(fēng)力因子)、0.65(積雪覆蓋因子)、0.64(土壤濕度因子)、0.56(植被覆蓋因子)(見圖10)；貢獻(xiàn)率排序表現(xiàn)為風(fēng)力因子(30.04%)>積雪覆蓋因子(24.57%)>土壤濕度因子(24.26%)>植被覆蓋因子(21.13%). 可見，風(fēng)力是氣候因子的最主要部分，其對防風(fēng)固沙功能的影響最大，其余各因子占比相當(dāng).

圖10 各主要影響因子與防風(fēng)固沙功能關(guān)聯(lián)系數(shù)

3 結(jié)論

a) 2000—2017年黑河中下游平均土壤風(fēng)蝕量約為4.6×109t，平均土壤風(fēng)蝕模數(shù)為3.47×104tkm2，年均防風(fēng)固沙量為3.2×109t，年均防風(fēng)固沙功能達(dá)2.44×104tkm2；整體風(fēng)蝕減輕，年均減小1.36×107t，年均變化率為1.60%，其中下游額濟(jì)納旗減小顯著，表明生態(tài)保護(hù)工程取得成效. 土壤風(fēng)蝕狀況排序表現(xiàn)為下游額濟(jì)納旗>中游甘肅省>青海省祁連縣山區(qū).

b) 黑河中下游防風(fēng)固沙功能整體呈現(xiàn)中游較強(qiáng)，向下游遞減的空間分布特征，各區(qū)域差異明顯. 整體防風(fēng)固沙功能提升、生態(tài)環(huán)境向好. 防風(fēng)固沙功能較高區(qū)、一般區(qū)和較低區(qū)分別約占研究區(qū)面積的31.54%、20.77%、47.69%. 張掖市和嘉峪關(guān)市防風(fēng)固沙功能趨勢增加，回歸方程系數(shù)在0～26.29%之間，占研究區(qū)面積的12.51%；額濟(jì)納旗東北部和高臺縣中部趨勢減弱，回歸方程系數(shù)在-17.17%～0之間，占研究區(qū)面積的23.30%.

c) 風(fēng)力因子是黑河中下游防風(fēng)固沙功能變化的最主要影響因子，貢獻(xiàn)率為30.04%，積雪覆蓋因子、土壤濕度因子、植被覆蓋因子的貢獻(xiàn)率分別為24.57%、24.26%和21.13%.

d) 該風(fēng)沙區(qū)的土壤風(fēng)蝕防治工程應(yīng)綜合考慮氣候變化、植被覆蓋、土壤特性及人類活動的復(fù)合影響，協(xié)調(diào)生態(tài)環(huán)境保護(hù)與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的關(guān)系，實(shí)行具有區(qū)域適宜性的方案，制定有針對性的生態(tài)保護(hù)和移民安置等工程，因地制宜調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及建設(shè)美麗村鎮(zhèn).

e) 研究區(qū)個別氣象站點(diǎn)數(shù)據(jù)缺失，且研究方法未能考慮不同土壤類型臨界起沙風(fēng)速的差異性，導(dǎo)致研究仍存在限制因素. 在今后研究中，可結(jié)合實(shí)地觀測數(shù)據(jù)，提高氣候和土壤參數(shù)的分辨率，從而提升單位面積防風(fēng)固沙量的模擬精度，并在下一步工作中結(jié)合氣候預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行該區(qū)域未來防風(fēng)固沙功能的分析，以增進(jìn)對防風(fēng)固沙功能時空變化的科學(xué)認(rèn)識.