本文關(guān)鍵詞：陜北黃土丘陵區(qū)典型退耕流域農(nóng)林景觀配置模式綜合評(píng)價(jià)及優(yōu)化　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：黃土高原是我國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重點(diǎn)區(qū)域,區(qū)域小流域?qū)俚湫偷纳鷳B(tài)經(jīng)濟(jì)單元。退耕還林工程結(jié)合小流域綜合治理措施有效改善了黃土高原生態(tài)環(huán)境狀況和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,但在治理過(guò)程出現(xiàn)了人工林草退化、土壤深層水分過(guò)度消耗、經(jīng)濟(jì)效益低下等諸多問(wèn)題。為提高生態(tài)恢復(fù)工程效果和小流域治理的可持續(xù)性,研究采用系統(tǒng)分析、試驗(yàn)研究、社會(huì)調(diào)查和文獻(xiàn)分析等方法,利用Arcgis軟件和SWAT模型對(duì)陜北黃土丘陵區(qū)小流域特征和5個(gè)典型小流域景觀配置模式現(xiàn)狀進(jìn)行分析和研究;開(kāi)展試驗(yàn)和社會(huì)調(diào)查研究流域退耕還林工程的生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)及農(nóng)業(yè)系統(tǒng)可持續(xù)性;依據(jù)研究結(jié)果和文獻(xiàn)資料構(gòu)建評(píng)價(jià)模型并評(píng)價(jià)典型流域配置模式,找出存在的問(wèn)題;依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提出針對(duì)性?xún)?yōu)化措施并對(duì)典型流域配置模式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,比較分析優(yōu)化前后的評(píng)價(jià)結(jié)果和景觀特征;依據(jù)評(píng)價(jià)過(guò)程和分析設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)小流域退耕還林評(píng)價(jià)軟件。主要的研究結(jié)果如下:(1)陜北黃土丘陵區(qū)典型小流域平均面積為357.45 hm2-375.80 hm2,多為狹長(zhǎng)型;研究流域內(nèi)15°的陡坡面積比例較大,土地利用以生態(tài)服務(wù)型景觀為主(71.71%-97.23%),景觀斑塊破碎化嚴(yán)重;根據(jù)不同景觀比例將小流域配置模式分為“林草模式”、“林草+耕地模式”、“林草+果園模式”、“林草+耕果兼作模式”和“林草+其他模式”5類(lèi);小流域農(nóng)林景觀配置模式變化由多種因子共同驅(qū)動(dòng)。(2)人工植被恢復(fù)顯著增加了地表植被覆蓋、枯落物歸還和物種多樣性恢復(fù);且顯著促進(jìn)了土壤有機(jī)碳、全氮和全磷等養(yǎng)分積累,土壤酶活性增加,微生物量增加和土壤物理狀況改善;此外,與耕地相比植被恢復(fù)地顯著減少了地表徑流量(21.79%-69.65%)和土壤侵蝕量(31.28%-70.93%);植被恢復(fù)的生態(tài)效益總體均表現(xiàn)為喬木灌木草地。(3)退耕還林工程的實(shí)施顯著減少了區(qū)域農(nóng)戶耕地面積(39.59%);也導(dǎo)致糧食生產(chǎn)能力下降(主要糧食作物產(chǎn)量下降19.09%-41.36%),蔬果產(chǎn)量增加,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化;勞動(dòng)力向非農(nóng)化轉(zhuǎn)移,外出務(wù)工的勞動(dòng)力戶均增加0.80人;同時(shí)退耕還林使得區(qū)域居住環(huán)境變好、生活條件改善,94.24%的農(nóng)戶支持退耕還林政策,但46.63%的農(nóng)戶仍選擇補(bǔ)貼停止后采取復(fù)耕行為;農(nóng)戶態(tài)度、社會(huì)規(guī)范和行為感知能力等多種因素會(huì)通過(guò)農(nóng)戶復(fù)耕意愿而影響農(nóng)戶復(fù)耕行為。退耕還林工程實(shí)施顯著增加了農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)收入和支出,增加比例分別為190%和359%,收入和支出均向非農(nóng)化轉(zhuǎn)變;農(nóng)村恩格爾系數(shù)和基尼系數(shù)均下降,農(nóng)戶勞動(dòng)力生產(chǎn)效率有較大幅度的提高。(4)利用能值分析方法對(duì)研究區(qū)域內(nèi)3種典型配置模式農(nóng)業(yè)系統(tǒng)能值投入產(chǎn)出和可持續(xù)性進(jìn)行分析,結(jié)果表明3種模式的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均強(qiáng)烈依賴(lài)外部資源投入,對(duì)本地資源的利用程度有限,尤其是果樹(shù)生產(chǎn)為主的模式本地資源貢獻(xiàn)最低,僅12.18%;能值產(chǎn)出均以水果和蔬菜為主,占總產(chǎn)出能值的59.70%-98.62%,糧食產(chǎn)出比例次之;大量的外部能值投入對(duì)本地環(huán)境造成巨大壓力,以果樹(shù)種植為主的系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展能力最低;糧食生產(chǎn)為主的模式雖然資源投入較少,但是產(chǎn)出效率也最低;相對(duì)來(lái)說(shuō)糧果兼作型農(nóng)業(yè)發(fā)展模式可持續(xù)性?xún)?yōu)于其他兩種模式,更適宜于陜北黃土丘陵區(qū)小流域發(fā)展。(5)利用頻度分析、專(zhuān)家咨詢(xún)等方法結(jié)合試驗(yàn)和調(diào)查數(shù)據(jù)分析,構(gòu)建了包含植被恢復(fù)、水土保持、固碳釋氧、經(jīng)濟(jì)收入、生產(chǎn)效率、糧食安全、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和社會(huì)影響8個(gè)指標(biāo)因素共19個(gè)指標(biāo)的陜北黃土丘陵區(qū)退耕流域農(nóng)林景觀配置模式綜合效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;利用專(zhuān)家打分法和層次分析法從生態(tài)恢復(fù)為主和社會(huì)發(fā)展為主兩個(gè)方向確定了指標(biāo)權(quán)重,最終建立了綜合指數(shù)評(píng)價(jià)模型和等級(jí)劃分表。對(duì)研究的5個(gè)典型小流域配置模式進(jìn)行了評(píng)價(jià)和分析;發(fā)現(xiàn)研究流域配置現(xiàn)狀存在的問(wèn)題主要是流域發(fā)展生態(tài)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益不協(xié)調(diào),片面發(fā)展嚴(yán)重、高水平農(nóng)田比例小、部分流域資源壓力大、低效傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)影響流域整體發(fā)展、樹(shù)種管護(hù)不到位導(dǎo)致生態(tài)效益較低、勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移對(duì)流域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)不足。(6)結(jié)合資料分析、實(shí)地調(diào)研、試驗(yàn)研究和專(zhuān)家咨詢(xún)等方法,在典型小流域綜合評(píng)價(jià)和分析的基礎(chǔ)上,提出了構(gòu)建多層水土流失防控工程體系、合理規(guī)劃和調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等5個(gè)方面的陜北黃土丘陵區(qū)小流域景觀配置模式整體優(yōu)化途徑;并針對(duì)4種主要的景觀布局要素提出低效林地改造、陡坡低產(chǎn)經(jīng)濟(jì)林地退耕、荒山荒地改造、高產(chǎn)農(nóng)田建設(shè)等10個(gè)方面的具體措施;依據(jù)提出的優(yōu)化途徑和措施對(duì)5個(gè)典型流域的農(nóng)林景觀配置模式進(jìn)行了優(yōu)化和評(píng)價(jià),優(yōu)化后從生態(tài)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)角度均顯著提升了流域農(nóng)林景觀配置模式的評(píng)價(jià)指數(shù),改善了流域整體系統(tǒng)服務(wù)功能。(7)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了包括系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)管理、流域評(píng)價(jià)、資料查詢(xún)、決策建議等5個(gè)模塊的“小流域退耕還林綜合效益評(píng)價(jià)軟件V1.0”,能夠用于快速輸入流域基礎(chǔ)指標(biāo)得到各類(lèi)要素和綜合效益評(píng)價(jià)結(jié)果,并可以根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果查詢(xún)流域優(yōu)化的技術(shù)措施�？傊�,本研究從配置模式現(xiàn)狀的分析到優(yōu)化模式的提出,綜合多個(gè)學(xué)科理論和多種方法,為陜北黃土丘陵區(qū)小流域農(nóng)林景觀配置模式的評(píng)價(jià)和優(yōu)化提供了系統(tǒng)的思路和途徑。研究結(jié)果能夠?yàn)辄S土丘陵區(qū)小流域綜合治理提供理論指導(dǎo),為黃土高原小流域景觀配置模式的評(píng)價(jià)和優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。
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【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：F327;S718.5
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本文編號(hào)：1402042