嫩江流域土壤保持功能評估

劉鑫淼

（哈爾濱師范大學，黑龍江 哈爾濱 150500）

1 引言

1.1 選題背景以及依據

土壤作為人類賴以生存的最基本資源，人類所有的生產以及生活活動都是建立在土壤基礎上實現的。特別是在人類的農業生產中依賴于高質量的土壤，才能夠生產出足夠的糧食，以滿足全球不斷增長的人口數量[1]。由于在人類發展過程中長期忽視對土壤的保護，導致各種環境問題、生態問題接踵而至，其中水土流失成為阻礙人類可持續發展的全球性環境問題。目前我國已經成為水土流失最嚴重的國家之一，使水資源的供需矛盾加劇，對飲用水的安全構成了極大的威脅[2]。

以嫩江流域為例，作為世界上三大黑土集中分布區之一，肥沃的黑土地為我國提供了大量的商品糧，成為名副其實的“北大倉”，然而長期以來的不合理開發利用水土資源，造成了嚴重的水土流失問題，據統計耕地流失的面積已經達到了總面積的82.3%[3]。土壤的質量不斷下降，對于農作物的生長造成了嚴重的威脅，糧食減產，造成當地的貧困問題，阻礙了經濟社會的可持續發展[4]。

1.2 國內外研究現狀

1.2.1 InVest模型研究應用現狀

InVEST（Integrated Valuation of Environmental Services and Tradeoffs）模型目前已經普遍應用到了生態服務功能評價中，此模型是由美國的斯坦福大學聯合其他的多個機構形成的生態系統服務功能評估模型，并將其應用到了生態系統服務的評價中[7]。通過此模型能夠有效地計算生態系統服務功能的物質量等信息，并實現空間分布的可視化特征。模型的應用具有較大的優勢，通過定量計算的方式來預測未來生態系統服務功能的變化特征，其需要輸入經濟數據以及自然數據等，并通過特定的算法計算出未來時間的生態系統服務功能變化規律，通過這種方式能夠為決策提供更多的支持[8]。

1.2.2 土壤侵蝕的研究現狀

土壤侵蝕屬于一種危害性較大的環境問題，目前很多國家都不同程度的面臨著這種問題，土壤侵蝕逐步成為全球性的主要環境問題之一，目前大部分國外學者則側重從更綜合、更廣泛的方面研究土壤侵蝕問題。很多學者以及研究機構針對土壤侵蝕這一長期存在的問題進行了研究。有學者在研究土壤侵蝕問題時設計了可靠性較高的土壤侵蝕預報模型，重點研究整個過程的形成機理、治理措施等，以此改善土壤侵蝕問題的處理效果。

2 研究區概況

2.1 研究區地理位置

嫩江是黑龍江省黑河市內的重要河流之一，其源頭位于內蒙古自治區中的伊勒呼里山，最終在吉林省松原匯入到松花江中，因此可以將其松花江的直流之一，其總長度達到了1370km，具有20多個支流，流域面積廣闊，是黑龍江省重要的水源地之一。（如圖1）

圖1 嫩江流域在我國的位置及DEM空間分布

2.2 研究方法

在本次研究中使用了 InVEST 模型進行研究，其中使用的模塊主要是土壤保持模塊，為土壤保持功能的研究提供了較多的支持。其次本文利用ArcGIS中的ArcMap模塊，ArcMap是ArcGIS系統的核心應用模塊，用戶可以直接在地圖操作相關的事物，應用的可靠性與適應性較高。

2.3 數據來源

在本次研究中使用了較多的數據，大部分都是來自于網站（http：//www.resdc.cn）（圖），選自2015年中國土地利用遙感監測數據從中截取嫩江流域，利用ArcGIS的ArcMap10.5來進行制圖。

3 評估結果分析與總結

通過使用InVEST模型SDR模塊和ArcGIS軟件對嫩江流域土壤保持功能進行評估與分析得出結果，結果顯示如表1所示：

表1 各子流域土壤保持量匯總

各子流域土壤保持量折線圖（如圖2）

圖2 各子流域土壤保持量折線圖

（1）折線圖中橫坐標1-18代表嫩江流域的各子流域區域，分別為霍林河流域、江橋至白沙灘區間的嫩江流域、肇蘭新河流域、白沙灘至三岔河區間的嫩江流域、洮兒河流域、安肇新河流域、塔哈至江橋區間的嫩江流域、烏裕爾河流域、尼爾基至塔哈區間的嫩江流域、音河、綽爾河流域、雅魯河流域、阿倫河流域、訥謨爾河流域、固固河水庫至尼爾基水庫區間的嫩江流域、諾敏河流域、甘河流域、固固河水庫以上的嫩江流域。其中左、右側的縱坐標分別表示各個子流域的土壤保持總量與平均土壤保持量。

（2）從嫩江流域各子流域2015年土壤保持總量分區統計數據中我們可以看出，諾敏河（358.58×104t）、阿倫河（333.16×104t）、固固河水庫以上的嫩江流域（301.54×104t），土壤保持總量最高，都在300萬噸以上，面積僅占流域總面積的29.69%。可見，嫩江流域土壤保持總量主要還是來自于嫩江流域的中上游部分的大興安嶺地區。

（3）但是由于各子流域的面積大小不同，我們在評估土壤保持量的時候，應該從流域的平均土壤保持量來總結分析。

4 結語

本文通過使用InVEST模型SDR模塊和ArcGIS軟件對嫩江流域土壤保持功能進行評估與分析，深入研究當地的水土保持問題，并制定出相應的應對政策，結果顯示：

（1）2015年嫩江流域土壤保持總量達2121.65×104t，其中有46.82%的土壤保持量來自嫩江上游右岸的諾敏河（358.58×104t）、阿倫河（333.16×104t）、固固河水庫以上的嫩江流域（301.54×104t），面積僅占流域總面積的29.69%，即嫩江上游1/3的面積貢獻了1/2的土壤保持量。

（2）2015年單位面積土壤保持量較高的是嫩江上游的固固河水庫以上流域（173.26 t/hm2·a）、甘河（152.34 t/hm2·a）、諾敏河（144.21 t/hm2·a）、固固河水庫至尼爾基流域（128.69 t/hm2·a）、訥謨爾河流域（123.02 t/hm2·a），而流域下游的烏裕爾河流域、洮兒河以及霍林河流域等土壤保持量較低，可見應加強流域中下游各子流域的水土保持林建設，以增強其土壤保持功能，維護流域的生態平衡和區域可持續發展。