【摘 要】
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水土匹配是水土资源质量、数量的时空组合状态,其匹配程度直接影响水土资源的综合利用效率,制约农业和有关经济的发展。目前研究水土资源匹配程度多是以市级行政单元为目标分析,模糊了流域不同而带来的水土资源差异性。流域以河流为纽带通过干支流网络沟通内部各个区域,并且内部联系随着水资源利用不断加深,其整体性强、关联度很高。因此,从多尺度、多层次、以流域为单位分析水土资源变化、解释其演变机理有着重要意义。本文以
【基金项目】
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国家重点研发计划“全球变化对水土资源与环境质量的影响研究”课题二:“区域水土资源空间网络系统变化特征和驱动机制研究”（2017YFA0605002）；
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水土匹配是水土资源质量、数量的时空组合状态,其匹配程度直接影响水土资源的综合利用效率,制约农业和有关经济的发展。目前研究水土资源匹配程度多是以市级行政单元为目标分析,模糊了流域不同而带来的水土资源差异性。流域以河流为纽带通过干支流网络沟通内部各个区域,并且内部联系随着水资源利用不断加深,其整体性强、关联度很高。因此,从多尺度、多层次、以流域为单位分析水土资源变化、解释其演变机理有着重要意义。本文以黄淮海流域片为研究区,利用水系干支流关系建立河流网络矢量模型,融合多源数据信息提取流域特征,基于上述河流网络矢量模型和提取后的流域特征,收集各种自然社会等因素的下垫面数据,建立水土资源对象关系数据库和水土资源网络空间模型;基于黄淮海流域片2000、2005、2010、2015和2018年各地级市等水资源相关数据、土地利用数据,以流域为单元多尺度定量分析区域内水资源、土地资源和水土资源匹配系数的时空格局及变化特征;结合前人的研究,并根据一定原则选取出自然因子、农业社会经济因子、非农社会经济因子等,建立逐步回归模型获得回归方程,探究黄淮海流域片多尺度水土资源匹配度的驱动机制。结果表明:（1）通过一至五级河流矢量数据融合多源信息提取流域特征,构建黄淮海流域水土资源空间网络。黄淮海流域片干支流结构复杂,景观较为破碎。黄淮海流域片有31条干流,152条一级支流,132条二级支流,39条三级支流,12条四级支流。再依据干支流划分子流域,黄河片主要包括黄河干流、洮河、等176个子流域。淮河片主要包括淮河水系的淮河干流、洪河、山东半岛诸水系等和沂沭泗水系等108个子流域。海河片主要包括海河干流、滦河干流、徒骇河、马颊河等82个子流域。对河流数据抽象概括建立相关数据集建立水土资源空间网络数据模型,黄淮海流域片共59个水资源三级区,128个地级行政区,水资源三级区套地级行政区的评价单元为429个。在水土资源空间网络中黄河片各评价单元草地以草地为主,淮河片与海河片各评价单元以耕地为主,依据景观指数分析得出其黄河片水土资源空间网络最为破碎。海河片景观形状最不规则,区域内各评价单元边界长,与外界物质能量交换活跃,易受外界影响。（2）基于上述水土资源空间网络模型,建立55688个研究区标准格网大小为5km,通过密度计算、相交等步骤获取基于格网尺度的相关数据指标。黄淮海流域片水资源总量南多北少,年用水量东多西少,海河片年用水量大于水资源总量,水资源短缺严重,研究区耕地面积逐年递减。2000～2018年按流域分区,黄河片、淮河片水资源总量较大。时间上黄淮海流域片水资源总量表现为波动的趋势,2005年水资源总量最高,2015年水资源总量最低。在年用水量上按流域分区,东部各级流域年用水量明显多于西部。黄河片水系干流年用水总量最大,为147亿立方米。黄淮海流域片年用水总量趋势较稳定,三大流域片流域年用水量分层现象不显著。对比水资源总量与用水量,海河片各期的年用水总量均高于水资源总量。2000～2018年黄淮海流域各期耕地面积逐年减少,在2015～2018年期间减少幅度最大。三大流域片淮河片耕地面积最大,黄河片略小于淮河片,海河片最小,三大片耕地面积均呈下降趋势。土地资源（以耕地为主）利用按流域分区,黄河片黄河上游、黄土高原和海河片滦河水系上中游诸流域垦殖率较低,低于11%。淮河北岸、黄河下游、海河南部这些区域诸流域垦殖率较高,均在65%以上。（3）不同年份三大片农业水土匹配系数不同,且差异较大。黄河片水土匹配系数整体趋势较稳定;淮河片水土匹配系数年际变化较大,呈倒“U”型;海河片水土匹配系数呈下降趋势。黄淮海流域片整体水土匹配系数2000～2018年均值为0.1452,三大流域片中,黄河片最低,淮河片次之,海河片最高。黄淮海各级流域绝大多数处于匹配状态较差状态。在水土匹配系数变化方面,海河片绝大部分区域水土匹配系数减少,黄河水系渭河流域、淮河水系流域绝大地区水土匹配系数增加。（4）选取22个驱动因子构建影响水土资源匹配度变化的驱动因子指标体系,采用逐步回归模型分析水土资源匹配度变化的驱动力,依靠回归系数判断各驱动因子对其影响程度。结果显示,影响各级流域的水土匹配系数变化的自然因子以年降水、日照时数、温度、湿度等气象因素和叶面积指数为主,其中年降水的影响程度最大且为正相关;第二产业占比、城镇化率变化、城镇居民可支配收入等非农因素和第一产业占比、农作物播种面积变化和化肥施用量变化等农业因素对水土匹配有一定影响且程度各异。
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