【摘要】：水是生命之源,是人類賴以生存的物質(zhì)條件和自然資源。隨著世界人口增長(zhǎng)和工業(yè)化的發(fā)展,水量短缺、水源污染和洪澇災(zāi)害等水資源危機(jī)正越來(lái)越嚴(yán)重地影響著人類生命健康和社會(huì)持續(xù)發(fā)展。因此研究和保護(hù)水資源己成為當(dāng)今社會(huì)各國(guó)政府和科學(xué)家的重要課題。水資源危機(jī)的本質(zhì)是水資源管理問(wèn)題,其解決方法必然是在對(duì)水資源規(guī)律理解基礎(chǔ)上的管理方法研究。已有研究發(fā)現(xiàn),氣候和土地利用變化是影響水資源的主要原因。而山地區(qū)域是水資源供應(yīng)的重要源泉,其獨(dú)特的生態(tài)脆弱性和氣候敏感性,使水資源更容易受到人類活動(dòng)和氣候變化的影響,進(jìn)而更大程度地改變時(shí)空分布和自然屬性。因此,在山地流域進(jìn)行土地利用和氣候變化對(duì)水資源的影響研究,并分析和探討山地流域的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制,對(duì)于改善流域管理和應(yīng)對(duì)水資源危機(jī)具有重要的科學(xué)和實(shí)踐意義。 本文選取云南滇池的松華壩流域,綜合運(yùn)用自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的方法,利用分布式水文模型(SWAT)就氣候和土地利用變化對(duì)水資源的作用程度進(jìn)行分析,并結(jié)合流域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)收益探討流域的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。 主要的研究成果和結(jié)論如下 1)松華壩流域主要的土地利用類型是林地、耕地和草地,其土地利用類型在時(shí)空尺度上發(fā)生著較大變化,整體趨勢(shì)是林地增加(17.8%),耕地減少(11.9%)。1974-1992年間是研究時(shí)段內(nèi)土地利用變化最大的時(shí)期,其次是2002-2008時(shí)期,最后是1992-2002時(shí)期。土地利用變化最快的階段是2002-2008時(shí)期其次是1974-1992時(shí)期,最后是1992-2002時(shí)期。主要的土地利用類型中耕地的變化幅度最大(500%),其次是林地(33.5%)和草地(7.9%),而在變化速率上,草地的最大(1.8%/a),其次是耕地(1.3%/a)和林地(0.6%/a)。林地、耕地、草地三者之間的轉(zhuǎn)化處在動(dòng)態(tài)變化之中,林地的增加大都來(lái)源于耕地的減少(124.4%～103.3%),而耕地的減少主要是轉(zhuǎn)化為林地(62.7%～69.5%)和草地(20.8%～24.2%)。 2)氣候是流域內(nèi)河道徑流變化的主要原因,貢獻(xiàn)率為63.1%-96.6%。土地利用對(duì)河道徑流變化的影響整體上偏小,但是差異較大;在降雨減少或不變時(shí)土地利用的貢獻(xiàn)率為12.2%～36.9%,在降雨增加時(shí)貢獻(xiàn)率為3.4%～5.2%。從土地利用類型的變化來(lái)看,耕地減少草地增加可能會(huì)增加河道(?)流量,反之則減少,而小面積林地增加(6%)和河道(?)流變化的關(guān)系不明顯。 3)大面積退耕還林還草(23.46%)可能會(huì)通過(guò)減少流域蒸發(fā)量(4.8%,9.4%)和增加基流(14.1%,20.9%)來(lái)增加河道(?)流(4.4%和11.3%)。而退耕還林或者還草對(duì)于地表(?)流也有不同影響,還林減少地表(?)流10.3%,還草增加地表(?)流10.2%。退耕還林效果還跟流域林地的空間分布有關(guān)系,坡耕地(5。)和平耕地(5。)還林相比,會(huì)減少地表(?)流(8.2%),增加壤中流(9.8%)和河道(?)流(4.4%)。 4)土地利用和氣候變化都是影響水體總氮變化的主要原因,貢獻(xiàn)率分別為68.5%和68.2%,而兩者對(duì)水體總氮的影響在不同時(shí)期有較大差異。當(dāng)總氮數(shù)量有較大變化時(shí),或者減少量超過(guò)40%時(shí),土地利用的貢獻(xiàn)率比較大,而當(dāng)總氮負(fù)荷增加或者減小較少時(shí),氣候的貢獻(xiàn)率比較大。土地利用類型和總氮變化量之間的相關(guān)性分析表明耕地、草地和總氮變化具有顯著相關(guān)性(0.814,-0.895),而林地和總氮變化沒(méi)有顯著相關(guān)性。 5)退耕還林、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、水土保持措施可分別減少水體總氮的38.8%、10.0%和14.8%。從不同坡度的耕地還林效果來(lái)看,坡地(5°)還林減少總氮的數(shù)量是平地(5°)還林的1.7倍。對(duì)于不同的作物類型,化肥施用量高的作物(蔬菜)總氮排放要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于化肥施用量低的作物。 6)松華壩流域的化肥投入占作物生產(chǎn)投入的39.7%,其中糧食作物的化肥投入比例(61.5%)高于經(jīng)濟(jì)作物(44.1%)。不同作物或同一作物的不同區(qū)域之間化肥施用量差異較大。教育水平、收入指數(shù)、農(nóng)業(yè)收入比重、單位面積勞動(dòng)力、耕地面積、糞指數(shù)與農(nóng)戶氮肥和有機(jī)肥的施用沒(méi)有明顯的相關(guān)性(R2=0.02)。 7)生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值法計(jì)算的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)(23185元/hm2)可以作為流域退耕還林生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的上限。機(jī)會(huì)成本法的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)核算結(jié)果(9118.5元/hm2～21646.1元/hm2)并不是一成不變的,存在著較大的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。意愿調(diào)查法可以作為流域生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。機(jī)會(huì)成本法和意愿調(diào)查法相結(jié)合更有利于生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)的估算。 8)在所有生態(tài)補(bǔ)償措施中,平地退耕還林具有最高的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)(13620元/hm2),其次是坡地退耕還林(10110元/hm2)、水土保持(3000元/hm2),種植結(jié)構(gòu)調(diào)整不僅不需要補(bǔ)償,反而具有較高的經(jīng)濟(jì)收入(6735元/hm2)：而就生態(tài)補(bǔ)償效率來(lái)看種植結(jié)構(gòu)調(diào)整最高,其次是坡地退耕還林、水土保持和平地退耕還林。 創(chuàng)新點(diǎn) 1)綜合利用自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的研究方法,在中國(guó)西南地區(qū)的山地流域全面探討了土地利用和氣候變化對(duì)水資源變化的作用程度,并把分布式水文模型應(yīng)用到生態(tài)補(bǔ)償?shù)难芯恐小?2)對(duì)此分析了流域不同坡度耕地退耕還林對(duì)河道徑流和總氮的影響,并討論了兩種措施的生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)和效率。
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TV213.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2663462