论文部分内容阅读
泾河流域在过去的几十年里，经济活动的不断增强，粗放的农牧业经营模式，资源不合理的利用方式，令生态系统失衡以及环境退化问题日益突出，人口增长和环境恶化两种正负趋势开始逆向加速演变。本文以泾河流域为研究区，分析生态系统承载能力，将生态系统内部人地关系紧张，但又与生产生活密切相关的水土资源及生态环境作为主要研究对象。从土地-粮食-人口耦合关系和耕地驱动机制及耕地生产潜力水平出发，研究土地粮食对人口的承载能力；从区域水循化角度探讨流域水资源数量及时空分布状况，区分了流域水资源总量与可利用水资源量，在此基础上探讨水资源供需平衡。从植被覆盖格局和变化趋势分析了解西北干旱半干旱流域生态系统状况，通过分析流域人类活动对生态系统的影响和效应，研究流域生态系统综合承载能力。研究得出以下结论。
(1)流域耕地表现为下降趋势，其中下游地区下降较快，上游地区波动反复较大，中游地区变化保持稳定。流域耕地减少主要原因体现在3个方面，恶劣自然条件，工业化和城市化进程加速造成耕地资源非农化占用加快，以及生态退耕。流域光温条什较好，小麦、玉米等主要作物光温潜力在空间上差异不大，但气候潜力和土壤潜力在空间上差异较大，其中中游陇东地区和下游关中平原为主要高值区。此外由于流域降雨等气候条件的波动性大，流域各地年际问产量不稳定。在现有粮食生产水平下，流域各县粮食生产仍可以满足300kg和400kg的人均粮食需求，但是随着未来人口刚性增长，许多地区在远景年已经不能满足300kg温饱型粮食需求，在400kg粮食标准下，多数县市过载，过载程度随时间进一步扩大。
(2)降雨变化不显著，径流阶段性突变下降显著。降雨和温度等气候因子是径流变化的重要影响因素。人类活动对泾河干流和支流径流影响逐渐增强，特别是干流关中平原泾惠渠引水灌溉增多，使径流阶段性下降显著。研究发现当地自然植被和人工作物需水量很高，降雨对植被生长的贡献大。自然植被生态需水显示林地最小和适宜生态需水为19.8-33.76亿m3，空间上降雨与需水的盈亏显示流域北部盐池、环县极度缺水，基本不能满足林木最小生长需要。草地最小和适宜生态需水为75.85-129.33亿m3，流域各地水分条件都可以基本满足生长需要。流域作物春旱严重，主要作物冬小麦和春小麦在全区都有不同程度的缺水。马铃薯、苜蓿等作物受降雨影响小。作物实际和适宜需水为41.91-66.31亿m3。两者相加占总降雨量35％-58％的水(绿水)以蒸腾的方式回到大气中。研究的蓝水指地表和地下水，去除河道生态需水后，流域蓝水水资源可利用量在5.36-12.78亿m3之间，分干枯水文年份大小不同。当前流域需水和供水已经失衡，供需差距在不断拉大。基于人均综合用水的水资源人口承载分析也显示，流域人口严重超载，只有消耗所有的蓝水资源才能满足需求。水资源是流域最严重的制约因子。
(3)流域22年来植被NDVI均值波幅和变化都很小，集中在流域边缘山区和上游两个县，但是流域的边缘山区森林植被NDVI轻微下降，未来具有潜在的退化风险，对长久的生态安全不利。空间差异上，22年来流域植被增加或减少极显著地区面积比例不大(24.2％)，69.3％的土地植被覆盖增减变化不明显，其中上游地区比下游地区植被变化活跃，降雨、生态退耕、土地利用等都是可能造成植被覆盖变化的影响因素。流域的NDVI与降雨显示了良好的相关性，流域植被受生长季(4-10月)降雨影响较大，体现降雨与NDVI相关性的阈值可能在550mm或更高(生长季)，由于当地的降雨普遍低于600mm，意味降雨是该区植被生长主要制约因子。流域居民足迹占用处于增加趋势中，下游地区上升速度快于中上游地区，增长较快的消费类型主要为能源和食物。下游地区城乡消费差距增大，中上游地区保持基本稳定。下游居民消费模式处于过载状态，生态承载力不能满足需求。中上游地区生态承载力仍有盈余。人口增长过快是中下游承载力下降的主要原因。下游地区已经出现生态赤字，呈逐渐扩大趋势。中游仍存在生态盈余，足迹上升承载力下降逆向趋势明显，很快生态盈余将消失。上游生态盈余最高，由于具有较低的人口密度，不断扩大耕地，使人均承载力持续上升。