气候变化背景下干旱对土壤保持服务影响研究 ——以泾河流域为例

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土壤保持服务作为重要的生态系统调节服务之一,为生态环境质量的改善与提升打下基础。泾河流域地形破碎、土质疏松,降雨量偏少,干旱现象较为普遍,土地利用以草地和耕地为主,保水保土效果较差,加上人类不合理的活动,使得泾河流域生态环境十分脆弱。因此,本研究在对泾河流域的气象干旱、水文干旱和农业干旱和土壤保持服务进行评估的基础上,分析了季节和年尺度的干旱及土壤保持服务时空变化特征,探讨干旱对土壤保持服务的影响,并预测在RCP4.5、RCP8.5情景下未来干旱、土壤保持服务时空变化及干旱对土壤保持服务的影响,为区域生态建设、环境保护和加快经济可持续发展提供参考。得出的主要结论如下:(1)泾河流域不同时间尺度气象干旱、水文干旱和农业干旱特征存在差异。年尺度的干旱发生频率要高于季节尺度,在干旱等级上皆表现为轻旱发生频率最高,其次为中旱、重旱,发生频率最低的为特旱。季节尺度气象干旱、水文干旱和农业干旱累积强度随季节不同而不同,其旱情趋势随着季节不同略有变化,年尺度气象干旱、水文干旱和农业干旱累积干旱强度较高的区域多分布在泾河流域西部和北部,时间上呈现出明显的湿润化趋势。(2)泾河流域土壤保持服务时空差异较大。在季节尺度上,夏季土壤保持量最大,其次为秋季和春季,土壤保持量最低的季节为冬季,空间上四季土壤保持量皆在西南部、南部和东部较高的状态。在年尺度上,土壤保持总量表现为耕地>草地>林地>建设用地>水域>未利用地,空间分布呈现出“西南和东南部高,北部低”的分布趋势。(3)未来不同气候情景下干旱和土壤保持服务变化趋势不稳定。在季节尺度上,RCP4.5情景下干旱强度变化不稳定;RCP8.5情景下春季、夏季和秋季的气象干旱、水文干旱和农业干旱强度先增强后减弱,在冬季则表现为持续减弱现象。在年尺度上,RCP4.5情景下气象干旱、水文干旱和农业干旱强度逐渐增强;RCP8.5情景下气象干强度逐渐增强,水文干旱和农业干旱强度先增强后减弱。与2019年相比,未来土壤保持服务严重下降,在季节尺度上,RCP4.5情景下,整体上夏季和秋季土壤保持服务下降最为严重,其次为春季和冬季,RCP8.5情景相反;在年尺度上,RCP4.5和RCP8.5情景下2030S和2050S 土壤保持服务下降最为严重,其次为2040S和2060S。(4)干旱影响下土壤保持服务总体呈现出下降现象,且土壤保持服务未来受干旱影响更为严重。在季节尺度上,过去气象干旱对春季和秋季土壤保持服务的影响最为严重,水文干旱对夏季和秋季土壤保持服务的影响最为严重,农业干旱对冬季和夏季土壤保持服务的影响最为严重;RCP4.5情景下气象干旱和水文干旱对冬季和秋季土壤保持服务的影响最为严重,其次为春季和夏季,农业干旱对冬季和春季土壤保持服务的影响最为严重,其次为秋季和夏季,RCP8.5情景下气象干旱和农业干旱对冬季和秋季土壤保持服务的影响最为严重,其次为春季和夏季,水文干旱对冬季和春季土壤保持服务的影响最为严重,其次为秋季和夏季。年尺度上,过去和未来气象干旱对土壤保持服务的影响最为严重,其次为水文干旱和农业干旱。
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