基于InVEST模型的祖厉河流域土壤保持研究

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00143

摘要/Abstract

摘要：

祖厉河流域水土保持状况影响黄河流域生态安全与可持续发展。本文基于InVEST模型评估2000、2010、2020年祖厉河流域土壤保持服务功能，并结合地理探测器分析土壤保持影响因子。结果表明：（1）祖厉河流域土壤侵蚀与土壤保持空间分布格局均呈现南高北低的分布特征；2000、2010、2020年平均土壤侵蚀（保持）模数分别为1 352.89（3 690.78）、968.73（4 743.01）、728.03（5 685.43） t·km^-2·a^-1，逐年代减小（增加）。（2）2000—2020年各土地利用类型的土壤保持量均有不同程度增加；土壤保持量和土壤保持模数随海拔升高呈先增加后减小特征；随坡度增加，土壤保持量先增加后减小，而土壤保持模数不断增加。（3）土壤保持能力影响因子平均q值由强至弱依次为：坡度>年降水量>海拔>强降水（R95pTOT）>土地利用>植被覆盖度>土壤属性，其中，排名前3的影响因子平均q值分别为0.606、0.083、0.076；因子交互作用均大于单因子影响作用，坡度与其余各因子交互探测的结果最强。建议加强祖厉河流域北部地区水土流失治理，同时重点关注植被稀疏、高海拔和人类活动较密集区域。

关键词: InVEST模型, 祖厉河流域, 土壤保持服务, 地理探测器

Key words: InVEST model, Zuli River Basin, soil conservation service, Geodetector

中图分类号:

S157

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图/表 16

图1 祖厉河流域概况

Fig.1 General map of the Zuli River Basin

表1 数据来源

Table 1 Data sources required for the model

数据类型	数据来源	分辨率/m
DEM数据	地理空间数据云(https://www.gscloud.cn/)	30
气象数据	国家青藏高原科学数据中心(https://data.tpdc.ac.cn/)	1 000
土壤数据	世界土壤数据库(HWSD)(http://www.fao.org/soils-portal/soil-survey//en/)	1 000
土地利用数据	中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn)	30
植被覆盖度数据	国家青藏高原科学数据中心(https://data.tpdc.ac.cn/)	1 000

表2 土壤侵蚀强度分级标准

Table 2 Classification standards for soil erosion intensity

土壤侵蚀强度	土壤侵蚀模数/(t·km^-2·a^-1)
微度侵蚀	<500
轻度侵蚀	500~2 500
中度侵蚀	2 500~5 000
强烈侵蚀	5 000~8 000
极强烈侵蚀	8 000~15 000
剧烈侵蚀	>15 000

图2 2000—2020年祖厉河流域土壤侵蚀强度等级空间分布

Fig.2 Spatial distribution of soil erosion intensity grades in the Zuli River Basin from 2000 to 2020

表3 2000—2020年祖厉河流域土壤侵蚀强度等级变化

Table 3 Changes in soil erosion intensity grades in the Zuli River Basin from 2000 to 2020

土壤侵蚀强度	2000年		2010年		2020年
土壤侵蚀强度	面积/km²	占比/%	面积/km²	占比/%	面积/km²	占比/%
微度侵蚀	1 989.59	18.66	2 786.97	26.14	5 020.38	45.89
轻度侵蚀	7 594.71	71.23	7 592.44	71.21	5 654.39	51.69
中度侵蚀	1 062.05	9.96	272.62	2.55	252.57	2.30
强烈侵蚀	12.29	0.11	7.05	0.06	7.66	0.07
极强烈侵蚀	2.99	0.02	2.55	0.02	3.71	0.03
剧烈侵蚀	0.01	0.00	0.01	0.00	0.00	0.00

图3 2000—2020年祖厉河流域土壤保持模数空间分布

Fig.3 Spatial distribution map of soil conservation in the Zuli River Basin from 2000 to 2020

图4 2000—2020年祖厉河流域土壤保持模数变化量空间分布

Fig.4 Spatial change map of soil conservation in the Zuli River Basin from 2000 to 2020

表4 2000—2020年不同土地利用类型的土壤保持量和土壤保持模数

Table 4 Soil conservation amount and soil conservation intensity under different land use types from 2000 to 2020

土地利用类型	2000年		2010年		2020年
土地利用类型	土壤保持总量/×10⁵ t	土壤保持模数/（t·km^-2·a^-1）	土壤保持总量/×10⁵ t	土壤保持模数/（t·km^-2·a^-1）	土壤保持总量/×10⁵ t	土壤保持模数/（t·km^-2·a^-1）
耕地	133.38	3 162.14	157.39	3 748.88	181.47	4 398.97
林地	10.07	5 937.19	14.38	6 767.82	16.42	7 721.52
草地	245.78	4 036.87	328.23	5 428.32	401.27	6 580.01
水体	0.14	3 087.90	0.27	2 783.64	0.31	2 888.39
建设用地	3.81	2 422.98	4.92	2 845.93	5.87	3 107.09
未利用地	0.19	969.71	0.33	1 881.04	0.51	2 446.35

图5 2000—2020年不同土地利用类型的土壤保持量和土壤保持模数

Fig.5 Soil conservation amount and soil conservation intensity under different land use types from 2000 to 2020

表5 2000—2020年不同海拔的土壤保持量和土壤保持模数

Table 5 Soil conservation amount and soil conservation intensity at different altitudes from 2000 to 2020

海拔/m	2000年		2010年		2020年
海拔/m	土壤保持总量/×10⁵ t	土壤保持模数/（t·km^-2·a^-1）	土壤保持总量/×10⁵ t	土壤保持模数/（t·km^-2·a^-1）	土壤保持总量/×10⁵ t	土壤保持模数/（t·km^-2·a^-1）
<1 700	18.42	2 042.66	23.63	2 620.39	27.59	3 059.71
1 700~2 000	190.84	3 619.97	244.78	4 643.15	292.07	5 540.26
2 000~2 300	168.99	4 096.22	217.37	5 269.01	262.01	6 351.16
2 300~2 600	14.92	4 250.63	19.46	5 543.63	23.97	6 828.92
>2 600	0.20	2 487.88	0.28	3 389.52	0.31	3 780.75

图6 2000—2020年不同海拔的土壤保持量和土壤保持模数

Fig.6 Soil conservation amount and soil conservation intensity at different altitudes from 2000 to 2020

表6 2000—2020年不同坡度的土壤保持量和土壤保持模数

Table 6 Soil conservation amount and soil conservation intensity under different slopes from 2000 to 2020

坡度/(°)	2000年		2010年		2020年
坡度/(°)	土壤保持总量/×10⁵ t	土壤保持模数/（t·km^-2·a^-1）	土壤保持总量/×10⁵ t	土壤保持模数/（t·km^-2·a^-1）	土壤保持总量/×10⁵ t	土壤保持模数/（t·km^-2·a^-1）
0~5	16.71	1 067.14	21.09	1 347.10	24.96	1 594.14
5~8	19.71	1 635.85	24.94	2 070.03	29.58	2 454.62
8~15	99.96	3 081.09	127.61	3 933.07	152.66	4 705.41
15~25	165.19	4 975.20	212.65	6 404.58	255.50	7 695.21
25~35	72.78	6 728.70	94.43	8 730.09	113.48	10 491.32
>35	18.50	8 160.91	24.13	10 642.53	28.97	12 777.69

图7 2000—2020年不同坡度的土壤保持量和土壤保持模数

Fig.7 Soil conservation amount and soil conservation intensity under different slopes from 2000 to 2020

图8 2000—2020年祖厉河流域单因子对土壤保持量空间异质性的解释力（q）

Fig.8 Explanatory power （q） of single factors on the spatial heterogeneity of soil conservation amount in the Zuli River Basin from 2000 to 2020

图9 2000—2020年祖厉河流域土壤保持量影响因子交互作用探测结果注：X1为海拔；X2为坡度；X3为年降水量；X4为植被覆盖度；X5为土地利用；X6为土壤属性；X7为强降水（R95pTOT）

Fig.9 Detection results of interaction effects of influencing factors on soil conservation in the Zuli River Basin from 2000 to 2020

图10 2000—2020年祖厉河流域植被覆盖度及土壤保持量变化

Fig.10 Changes in vegetation coverage and soil retention in the Zuli River Basin from 2000 to 2020

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