【摘要】：極端氣候變化、人口激增以及城市化和工業(yè)化的發(fā)展,加劇地表植被破壞、土壤退化、水土流失,導致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)極大損失,削弱土壤儲存和循環(huán)碳、養(yǎng)分和水分的能力,一直被視為影響渭河流域生態(tài)環(huán)境的嚴重問題。面對生態(tài)環(huán)境問題的嚴峻性,以政府為主導、大規(guī)模地開展生態(tài)修復工程,是減緩并改善流域生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)實有效路徑。如何客觀認知和評價以梯田和退耕還林還草為代表的生態(tài)修復工程改善渭河流域水土流失的效果?考慮地方政府的財政負擔,同時兼顧滿足社會經(jīng)濟發(fā)展需求的需要、平衡生態(tài)和非生態(tài)用地的土地利用規(guī)劃等現(xiàn)實情況,生態(tài)修復工程的實施是否有效?如何在現(xiàn)階段提升影響生態(tài)修復工程治理效率的路徑,實現(xiàn)未來流域生態(tài)環(huán)境可持續(xù)供給?這些現(xiàn)實問題是有待進一步研究。渭河流域生態(tài)修復工程的最終目標是防治水土流失。本文在外部性理論、人地關系協(xié)調(diào)理論、系統(tǒng)理論以及生態(tài)學相關理論等多維理論體系的指導下,借助遙感技術手段實現(xiàn)流域自然單元和縣域行政區(qū)單元的疊加,構建2000-2015年渭河流域流經(jīng)44個縣域的自然、經(jīng)濟社會、政策實施等指標的面板數(shù)據(jù),將社會學科和自然學科的相關數(shù)據(jù)進行整合,以政府為研究視角,將渭河流域的水土流失和植被覆蓋變化作為研究對象,對流域生態(tài)修復工程的生態(tài)修復效果與生態(tài)修復效率進行評價。首先運用統(tǒng)計描述性分析方法,分別對梯田和退耕還林還草在內(nèi)的生態(tài)修復工程、重要水文站點多年徑流量、含沙量和輸沙量進行時間序列分析,為本研究現(xiàn)實問題的提出和計量模型的構建提供了準確客觀的數(shù)據(jù)支撐;基于ArcGIS10.2軟件,分析研究區(qū)的土地利用景觀格局的轉(zhuǎn)換規(guī)律、植被覆蓋指數(shù)以及植被初級生產(chǎn)力的時空變化情況。其次,運用結構方程模型,量化并驗證生態(tài)修復工程、自然因素和社會經(jīng)濟發(fā)展因素對區(qū)域土地利用/覆被變化的作用路徑,并從中篩選關鍵變量為后文模型建立奠定基礎。再次,運用聯(lián)立方程組模型解決水土流失發(fā)生機理的內(nèi)生性問題,剝離徑流量、含沙量和輸沙量三者之間的內(nèi)在相關性的同時,量化生態(tài)修復工程、自然因素、經(jīng)濟和社會經(jīng)濟發(fā)展因素對水沙環(huán)境的彈性系數(shù)。最后,將植被覆蓋指數(shù)、含沙量和輸沙量作為產(chǎn)出,降雨量、生態(tài)修復工程面積和資金作為投入,運用數(shù)據(jù)包絡分析模型測算生態(tài)修復效率;運用面板Tobit和地理加權回歸模型量化影響生態(tài)修復效率的可能性因素,選取松弛變量模型分析各縣域投入冗余和產(chǎn)出不足情況,并以地級市為行政單元加以總結。通過客觀評價生態(tài)修復措施的效果和效率,以期豐富并完善現(xiàn)行的以社會經(jīng)濟評價為主導的生態(tài)修復工程評價體系,更好地洞察和分析生態(tài)修復工程、生態(tài)系統(tǒng)服務和人類經(jīng)濟社會發(fā)展之間的聯(lián)系,從而有益于未來土地利用和生態(tài)修復政策的設計,為實現(xiàn)流域生態(tài)和社會經(jīng)濟系統(tǒng)的可持續(xù)健康發(fā)展,提供理論支撐和實踐依據(jù)。研究的主要結論如下:(1)作為促進研究區(qū)土地利用轉(zhuǎn)型的重要推動力量,2000-2015年退耕還林還草工程實施實現(xiàn)研究區(qū)草地和林地(尤其是灌木林)在數(shù)量上的絕對增加。2000-2015年林地和草地發(fā)生顯著變化的區(qū)域集中分布于15°-25°的坡度,其中林地增長幅度最大的分布在坡度大于25°的區(qū)域。16年間研究區(qū)的歸一化植被指數(shù)(NDVI)和植被凈初級生產(chǎn)力(NPP)總體呈現(xiàn)改善的趨勢,尤其是北洛河和涇河流經(jīng)的各個縣域,植被的恢復情況均優(yōu)于渭河干流流經(jīng)的縣域;渭河流域北岸的植被覆蓋與生產(chǎn)力的發(fā)展趨勢優(yōu)于南岸。植被覆蓋數(shù)量和質(zhì)量的變化趨勢在空間上存在一定的相關性,即綠色植被的覆蓋度越高、長勢越好,其發(fā)揮生態(tài)效應的能力越強。生態(tài)修復工程是各縣域水沙環(huán)境發(fā)生顯著變化的關鍵驅(qū)動力,主要表現(xiàn)在當徑流量年際波動變化較小的條件下,輸沙量和含沙量均呈顯著下降趨勢。(2)生態(tài)修復工程是研究區(qū)植被恢復與重建的關鍵性直接驅(qū)動因素。以退耕還林工程為代表的生態(tài)修復工程,工程實施第一階段的效果略優(yōu)于第二階段的工程實施結果;同時,生態(tài)修復工程作為一項經(jīng)濟手段,對經(jīng)濟與社會因素潛變量的直接推動效應顯著。在沒有人為因素的干預下,徑流量與含沙量的變化,對輸沙量表現(xiàn)出顯著正向效應;輸沙量與含沙量表現(xiàn)正向相關性。當退耕還林還草面積比重每增加1%,實現(xiàn)含沙量減少1.894kg/m~3。梯田對輸沙量的負向影響更為凸出,表現(xiàn)為梯田面積比重每增加1%,在含沙量減少的疊加作用下實現(xiàn)輸沙量減少0.312億t。在考慮人為干預的情形下,在影響徑流的各個因子中,梯田的邊際效應坡度的邊際效應降水的邊際效應;在含沙量方程中,土壤類型的邊際效應復耕指數(shù)的邊際效應輸沙量的邊際效應退耕還林(草)的邊際效應工礦業(yè)產(chǎn)值比重的邊際效應;在輸沙量方程中,梯田的邊際效應徑流量的邊際效應含沙量的邊際效應。(3)在假定人工種植的林草生態(tài)效益的發(fā)揮需滯后3-5年的條件下,2000-2010年,研究區(qū)總體平均生態(tài)修復效率從0.695增至0.784,該效率存在向低階層和高階層收斂的“俱樂部趨同”現(xiàn)象。各縣域生態(tài)修復效率的空間分布具有一定的聚類特征,空間相關模式為正相關。生態(tài)修復效率的熱點區(qū)域主要集中在研究區(qū)上游,冷點區(qū)域集中在涇河和北洛河兩條支流匯入渭河干流流經(jīng)的縣域。各影響因子對生態(tài)修復效率的貢獻度由大到小的排序為非農(nóng)就業(yè)比重人均糧食產(chǎn)量人均GDP人口密度。不同年份,各影響因子對生態(tài)修復效率的貢獻度有所不同。2000年的貢獻度排序為人均糧食產(chǎn)量非農(nóng)就業(yè)比重人均GDP人口密度,2005年的貢獻度排序為非農(nóng)就業(yè)比重人均糧食產(chǎn)量人口密度人均GDP,2010年的貢獻度排序為非農(nóng)就業(yè)比重人均糧食產(chǎn)量人均GDP人口密度。選取非農(nóng)就業(yè)人員比重作為表征經(jīng)濟與社會發(fā)展的關鍵性因子,并納入到效率測算模型中重新計算生態(tài)修復效率。新的生態(tài)修復效率測算值從2000年的0.788增至2010年的0.808,總體趨勢優(yōu)于原始效率測算值,減少了資金和土地的無效利用程度,控制輸沙量和含沙量的能力提升。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X171.4;X826
【圖文】：

技術路線圖

研究區(qū)范圍

圖 1-3 研究區(qū)坡度范圍水土流失數(shù)據(jù)來源《黃河流域水文資料年鑒（涇渭）；投入指標中梯田數(shù)據(jù)來源《陜西省水利統(tǒng)計年鑒》（20程每年計劃實施面積來源于陜西省林業(yè)廳提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)

【參考文獻】

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本文編號：2749107