嫩江流域土壤保持功能評(píng)估

劉鑫淼

（哈爾濱師范大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150500）

1 引言

1.1 選題背景以及依據(jù)

土壤作為人類賴以生存的最基本資源，人類所有的生產(chǎn)以及生活活動(dòng)都是建立在土壤基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。特別是在人類的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中依賴于高質(zhì)量的土壤，才能夠生產(chǎn)出足夠的糧食，以滿足全球不斷增長(zhǎng)的人口數(shù)量[1]。由于在人類發(fā)展過程中長(zhǎng)期忽視對(duì)土壤的保護(hù)，導(dǎo)致各種環(huán)境問題、生態(tài)問題接踵而至，其中水土流失成為阻礙人類可持續(xù)發(fā)展的全球性環(huán)境問題。目前我國(guó)已經(jīng)成為水土流失最嚴(yán)重的國(guó)家之一，使水資源的供需矛盾加劇，對(duì)飲用水的安全構(gòu)成了極大的威脅[2]。

以嫩江流域?yàn)槔鳛槭澜缟先蠛谕良蟹植紖^(qū)之一，肥沃的黑土地為我國(guó)提供了大量的商品糧，成為名副其實(shí)的“北大倉(cāng)”，然而長(zhǎng)期以來的不合理開發(fā)利用水土資源，造成了嚴(yán)重的水土流失問題，據(jù)統(tǒng)計(jì)耕地流失的面積已經(jīng)達(dá)到了總面積的82.3%[3]。土壤的質(zhì)量不斷下降，對(duì)于農(nóng)作物的生長(zhǎng)造成了嚴(yán)重的威脅，糧食減產(chǎn)，造成當(dāng)?shù)氐呢毨栴}，阻礙了經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展[4]。

1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.2.1 InVest模型研究應(yīng)用現(xiàn)狀

InVEST（Integrated Valuation of Environmental Services and Tradeoffs）模型目前已經(jīng)普遍應(yīng)用到了生態(tài)服務(wù)功能評(píng)價(jià)中，此模型是由美國(guó)的斯坦福大學(xué)聯(lián)合其他的多個(gè)機(jī)構(gòu)形成的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估模型，并將其應(yīng)用到了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的評(píng)價(jià)中[7]。通過此模型能夠有效地計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的物質(zhì)量等信息，并實(shí)現(xiàn)空間分布的可視化特征。模型的應(yīng)用具有較大的優(yōu)勢(shì)，通過定量計(jì)算的方式來預(yù)測(cè)未來生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的變化特征，其需要輸入經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)以及自然數(shù)據(jù)等，并通過特定的算法計(jì)算出未來時(shí)間的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化規(guī)律，通過這種方式能夠?yàn)闆Q策提供更多的支持[8]。

1.2.2 土壤侵蝕的研究現(xiàn)狀

土壤侵蝕屬于一種危害性較大的環(huán)境問題，目前很多國(guó)家都不同程度的面臨著這種問題，土壤侵蝕逐步成為全球性的主要環(huán)境問題之一，目前大部分國(guó)外學(xué)者則側(cè)重從更綜合、更廣泛的方面研究土壤侵蝕問題。很多學(xué)者以及研究機(jī)構(gòu)針對(duì)土壤侵蝕這一長(zhǎng)期存在的問題進(jìn)行了研究。有學(xué)者在研究土壤侵蝕問題時(shí)設(shè)計(jì)了可靠性較高的土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型，重點(diǎn)研究整個(gè)過程的形成機(jī)理、治理措施等，以此改善土壤侵蝕問題的處理效果。

2 研究區(qū)概況

2.1 研究區(qū)地理位置

嫩江是黑龍江省黑河市內(nèi)的重要河流之一，其源頭位于內(nèi)蒙古自治區(qū)中的伊勒呼里山，最終在吉林省松原匯入到松花江中，因此可以將其松花江的直流之一，其總長(zhǎng)度達(dá)到了1370km，具有20多個(gè)支流，流域面積廣闊，是黑龍江省重要的水源地之一。（如圖1）

圖1 嫩江流域在我國(guó)的位置及DEM空間分布

2.2 研究方法

在本次研究中使用了 InVEST 模型進(jìn)行研究，其中使用的模塊主要是土壤保持模塊，為土壤保持功能的研究提供了較多的支持。其次本文利用ArcGIS中的ArcMap模塊，ArcMap是ArcGIS系統(tǒng)的核心應(yīng)用模塊，用戶可以直接在地圖操作相關(guān)的事物，應(yīng)用的可靠性與適應(yīng)性較高。

2.3 數(shù)據(jù)來源

在本次研究中使用了較多的數(shù)據(jù)，大部分都是來自于網(wǎng)站（http：//www.resdc.cn）（圖），選自2015年中國(guó)土地利用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從中截取嫩江流域，利用ArcGIS的ArcMap10.5來進(jìn)行制圖。

3 評(píng)估結(jié)果分析與總結(jié)

通過使用InVEST模型SDR模塊和ArcGIS軟件對(duì)嫩江流域土壤保持功能進(jìn)行評(píng)估與分析得出結(jié)果，結(jié)果顯示如表1所示：

表1 各子流域土壤保持量匯總

各子流域土壤保持量折線圖（如圖2）

圖2 各子流域土壤保持量折線圖

（1）折線圖中橫坐標(biāo)1-18代表嫩江流域的各子流域區(qū)域，分別為霍林河流域、江橋至白沙灘區(qū)間的嫩江流域、肇蘭新河流域、白沙灘至三岔河區(qū)間的嫩江流域、洮兒河流域、安肇新河流域、塔哈至江橋區(qū)間的嫩江流域、烏裕爾河流域、尼爾基至塔哈區(qū)間的嫩江流域、音河、綽爾河流域、雅魯河流域、阿倫河流域、訥謨爾河流域、固固河水庫(kù)至尼爾基水庫(kù)區(qū)間的嫩江流域、諾敏河流域、甘河流域、固固河水庫(kù)以上的嫩江流域。其中左、右側(cè)的縱坐標(biāo)分別表示各個(gè)子流域的土壤保持總量與平均土壤保持量。

（2）從嫩江流域各子流域2015年土壤保持總量分區(qū)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中我們可以看出，諾敏河（358.58×104t）、阿倫河（333.16×104t）、固固河水庫(kù)以上的嫩江流域（301.54×104t），土壤保持總量最高，都在300萬(wàn)噸以上，面積僅占流域總面積的29.69%?？梢?，嫩江流域土壤保持總量主要還是來自于嫩江流域的中上游部分的大興安嶺地區(qū)。

（3）但是由于各子流域的面積大小不同，我們?cè)谠u(píng)估土壤保持量的時(shí)候，應(yīng)該從流域的平均土壤保持量來總結(jié)分析。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過使用InVEST模型SDR模塊和ArcGIS軟件對(duì)嫩江流域土壤保持功能進(jìn)行評(píng)估與分析，深入研究當(dāng)?shù)氐乃帘３謫栴}，并制定出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)政策，結(jié)果顯示：

（1）2015年嫩江流域土壤保持總量達(dá)2121.65×104t，其中有46.82%的土壤保持量來自嫩江上游右岸的諾敏河（358.58×104t）、阿倫河（333.16×104t）、固固河水庫(kù)以上的嫩江流域（301.54×104t），面積僅占流域總面積的29.69%，即嫩江上游1/3的面積貢獻(xiàn)了1/2的土壤保持量。

（2）2015年單位面積土壤保持量較高的是嫩江上游的固固河水庫(kù)以上流域（173.26 t/hm2·a）、甘河（152.34 t/hm2·a）、諾敏河（144.21 t/hm2·a）、固固河水庫(kù)至尼爾基流域（128.69 t/hm2·a）、訥謨爾河流域（123.02 t/hm2·a），而流域下游的烏裕爾河流域、洮兒河以及霍林河流域等土壤保持量較低，可見應(yīng)加強(qiáng)流域中下游各子流域的水土保持林建設(shè)，以增強(qiáng)其土壤保持功能，維護(hù)流域的生態(tài)平衡和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。