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高寒草地植被与土壤水源涵养功能的时空耦合关系.pdf

1、第3 7卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持学报J o u r n a l o fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 7N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 2 资助项目:甘肃省教育厅创新创业教育教学改革研究项目(C X C Y J G 2 0 2 2 0 0 2);甘肃省教育科学“十三五”规划2 0 2 0年度一般课题项目(G S2 0 2 0GH B 4 6 4 0);甘肃省自然资源规划科研项目(GAU-X Z-2 0 1 6 0 8 1 2)第一作者:张晓宁(1 9 9 5)

2、,女,博士研究生,主要从事水土保持研究。E-m a i l:z x n 8 9 3 7 0 7 6 0 71 6 3.c o m 通信作者:刘学录(1 9 6 6),男,教授,主要从事景观生态学和土地资源管理研究。E-m a i l:l i u x l g s a u.e d u.c n高寒草地植被与土壤水源涵养功能的时空耦合关系张晓宁1,2,李晓丹1,3,刘星雨1,年丽丽1,2,杨莹博2,刘学录2(1.甘肃农业大学林学院,兰州7 3 0 0 7 0;2.甘肃农业大学资源与环境学院,兰州7 3 0 0 7 0;3.甘肃农业大学管理学院,兰州7 3 0 0 7 0)摘要:探究草地植被格局与土壤水

3、源涵养功能的关系,对于评价和有效利用土壤及草地植被资源起着重要的作用。以黄河源区的高寒草地生态系统为研究对象,运用MO D I S数据构建土壤水源涵养功能模型并探究其时空变化特征,明确草地植被的时空变化规律,以耦合协调度理论为基础探讨二者耦合关系的季节性变化和空间分布特征。结果表明:(1)2 0 0 02 0 2 1年土壤水源涵养功能指数和综合植被指数在各个季节上均呈增加趋势,2 2年的季平均值表现为夏季和秋季高于春季和冬季;(2)2 0 0 02 0 2 1年各个季节土壤水源涵养功能植被(S WC FV E G)的耦合协调度基本上均呈增加趋势,同时各土层深度耦合协调度值的空间分布差异明显,且

4、在季节上表现为夏季秋季春季冬季;(3)2 0 0 02 0 2 1年季节上各草地类型的S WC FV E G耦合协调度均为增加趋势;各季节温性草原不同土层深度耦合协调度的平均值均最大,且夏季、秋季和冬季各草地类型的值均表现为1 02 0c m01 0c m;各草地类型不同季节的耦合协调发展类型各异。研究结果为黄河源区草地植被与土壤水源涵养功能的耦合关系提供高效定量的时空分析方法,可为草地植被土壤的可持续发展奠定基础。关键词:草地生态系统;水源涵养;MO D I S;时空分异;耦合关系中图分类号:X 1 7 1.1 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 9-2 2 4 2(2 0 2 3)0 5

5、-0 2 4 3-0 9D O I:1 0.1 3 8 7 0/j.c n k i.s t b c x b.2 0 2 3.0 5.0 2 9S p a t i a l a n dT e m p o r a lC o u p l i n gR e l a t i o n s h i pB e t w e e nA l p i n eG r a s s l a n dV e g e t a t i o na n dS o i lW a t e rC o n s e r v a t i o nF u n c t i o nZ HANGX i a o n i n g1,2,L IX i a o d

6、a n1,3,L I UX i n g y u1,N I ANL i l i1,2,YANGY i n g b o2,L I UX u e l u2(1.C o l l e g e o fF o r e s t r y,G a n s uA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,L a n z h o u7 3 0 0 7 0;2.C o l l e g e o fR e s o u r c e s a n dE n v i r o n m e n t a lS c i e n c e s,G a n s uA g r i c u l t u r a

7、 lU n i v e r s i t y,L a n z h o u7 3 0 0 7 0;3.C o l l e g e o fM a n a g e m e n t,G a n s uA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,L a n z h o u7 3 0 0 7 0)A b s t r a c t:E x p l o r i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ng r a s s l a n dv e g e t a t i o np a t t e r n sa n ds o i l

8、w a t e rc o n s e r v a t i o nf u n c t i o np l a y s a n i m p o r t a n t r o l e i ne v a l u a t i n ga n de f f e c t i v e l yu t i l i z i n gs o i l a n dg r a s s l a n dv e g e t a t i o nr e s o u r c e s.T h es t u d yw a sc o n d u c t e do nt h ea l p i n eg r a s s l a n de c o s y

9、 s t e mi nt h eY e l l o wR i v e r s o u r c ea r e a,am o d e l o f s o i lw a t e rc o n s e r v a t i o nf u n c t i o n w a sc o n s t r u c t e du s i n g MO D I Sd a t aa n di t ss p a t i a la n dt e m p o r a lv a r i a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sw e r ee x p l o r e d.T h es p a

10、t i a la n dt e m p o r a lv a r i a t i o np a t t e r n so fg r a s s l a n dv e g e t a t i o n w e r ec l a r i f i e d,a n dt h e s e a s o n a l v a r i a t i o na n ds p a t i a l d i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f t h e i r c o u p l i n gr e l a t i o n s h i pw e r ee

11、x p l o r e db a s e do nt h e t h e o r yo f c o u p l i n gc o o r d i n a t i o n.T h e r e s u l t ss h o w e dt h a t:(1)S o i lw a t e r c o n s e r v a t i o nf u n c t i o ni n d e xa n dc o m p r e h e n s i v ev e g e t a t i o ni n d e xs h o w e da ni n c r e a s i n gt r e n di na l ls

12、e a s o n sf r o m2 0 0 0t o2 0 2 1,a n dt h es e a s o n a l a v e r a g ev a l u e sw e r eh i g h e r i ns u mm e ra n da u t u m nt h a nt h o s e i ns p r i n ga n dw i n t e r.(2)T h ec o u p l i n gc o o r d i n a t i o no fs o i lw a t e rc o n s e r v a t i o nf u n c t i o n-v e g e t a t

13、i o n(SWC F-V E G)b a s i c a l l ys h o w e da ni n c r e a s i n gt r e n di na l ls e a s o n sf r o m2 0 0 0t o2 0 2 1,a n dt h es p a t i a ld i s t r i b u t i o no ft h ec o u p l i n gc o o r d i n a t i o nv a l u e sw e r es i g n i f i c a n t l yv a r i e da m o n gd i f f e r e n t s o

14、i l l a y e rd e p t h s,a n dt h es e a s o n a l p e r f o r m a n c ef o l l o w e dt h eo r d e ro fs u mm e r a u t u m ns p r i n gw i n t e r.(3)T h ec o u p l i n gc o o r d i n a t i o no fSWC F-V E Gs h o w e da ni n c r e a s i n gt r e n df o re a c hg r a s s l a n dt y p ei na l ls e a

15、 s o n sf r o m2 0 0 0t o2 0 2 1.T h em e a nv a l u e so fc o u p l i n gc o o r d i n a t i o nf o rv a r i o u ss o i l d e p t h s i nt e m p e r a t eg r a s s l a n d sw e r et h em a x i m u mi na l l s e a s o n s,a n dt h ev a l u e so f 1 02 0c mw e r eg r e a t e r t h a n t h o s eo f 01

16、 0c mf o r e a c hg r a s s l a n d t y p e i ns u mm e r,a u t u m na n dw i n t e r.T h ec o u p l i n gc o o r d i n a t i o nd e v e l o p m e n t t y p e sv a r i e da m o n gg r a s s l a n dt y p e s i nd i f f e r e n t s e a s o n s.T h es t u d yc o u l dp r o v i d ea ne f f i c i e n t a

17、 n dq u a n t i t a t i v e s p a t i o t e m p o r a l a n a l y s i sm e t h o d f o r t h e c o u p l i n gr e l a t i o n s h i pb e t w e e ng r a s s l a n dv e g e t a t i o na n ds o i lw a t e rc o n s e r v a t i o nf u n c t i o ni nt h eY e l l o wR i v e rs o u r c ea r e a,a n dt h er

18、e s u l t sc o u l db e t h eb a s i s f o r t h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fv e g e t a t i o n-s o i l i ng r a s s l a n d.K e y w o r d s:g r a s s l a n de c o s y s t e m;w a t e rc o n s e r v a t i o n;MO D I S;s p a t i a l-t e m p o r a ld i f f e r e n t i a t i o n;c o

19、u p l i n gr e l a t i o n s h i p 草地是陆地生态系统的重要组成部分1,草地生态系统提供给人类植物资源和畜牧产品的同时,还对维持生态服务和功能起到至关重要的作用,尤其是高寒和干旱等自然条件严酷的地区2,高寒草地是其重要的生态屏障,在水土保持、固碳和生物多样性等方面扮演着至关重要的角色3。此外,水源涵养功能在各项生态系统服务中处于中心地位,是其中重要的生态系统服务功能4。水源涵养功能的具体作用在于净化水质、拦蓄和维持降水、调节地表径流、抑制蒸发、供给淡水等,是水资源可持续的基础和保障5。黄河源区的水源涵养单元主要为冻土、冰川、草地、湿地等,其中草地通过土壤植被的

20、相互作用蓄存水分并发挥水源涵养功能,其面积分布最广,占主导地位6。因此,评估黄河源区高寒草地的土壤水源涵养功能对保障区域生态安全及实现水资源的可持续发展具有重要意义。植物的生长改变其周围的土壤环境,同时这种环境也可能导致植物生理活性甚至植被组成的变化7。已有研究8表明,植物的建立及其演替过程可以导致土壤发育速率的明显变化,从而影响土壤水力特性和水量平衡,同时土壤发育程度通过土壤水分与养分可用性、土壤厚度、土壤微生物活性与类型可以控制植物群落的建立9。由此可知,土壤、植被和水在不同的时空尺度上存在耦合关系1 0。土壤层是生态系统水源涵养的主体,在蓄水保肥等方面发挥着至关重要的作用,土壤层水源涵养

21、功能很大程度上受到容重、有机质含量、孔隙度和质地等理化性质的影响1 1。耦合协调度可以有效地反映植被和土壤系统在生态恢复过程中的相互作用,对二者的耦合状态进行量化。同时,基于植被与土壤各自的特征属性,二者的耦合关系及其对外界干扰的响应亦存在差异1 2。目前为止,已有的关于土壤植被耦合研究通常局限于传统观测手段的限制,具有固定的时空尺度,例如,徐明等1 3评价不同植被恢复模式沟谷地植被土壤系统的耦合关系;王皓月等1 4评价九峰山不同林分类型生态恢复植被土壤系统的耦合关系;彭晚霞等1 5从小尺度角度研究退耕还林还草模式下的植被土壤耦合协调状况;李豪等1 6与白一茹等1 7分别对不同微地形和不同土地

22、利用方式的植被土壤系统耦合特征进行探究。然而,关于土壤水源涵养功能植被在较长的时间尺度与较广的空间尺度的研究基本空白,但随着遥感技术的不断发展,其在土壤养分的空间分布反演1 8、水源涵养功能评价1 9以及植被生态质量评估2 0中均已被应用,可更好地为探究二者复杂的时空耦合关系提供基础。基于上述背景,以位于黄河源头的甘南水源涵养区为研究区域,明确草地植被的时空变化规律,探究土壤水源涵养功能时空变化特征,探讨土壤水源涵养功能与草地植被的时空耦合关系,对监测当地乃至区域及全国草地生态系统的修复和保护具有重要意义,也能够为黄河源区的管理措施及可持续发展对策的制定提供依据,是黄河流域生态保护与高质量发展

23、研究的基础性工作。1 数据与方法1.1 研究区概况研究区地处青藏高原东北部,是青藏高原生态屏障的重要组成部分,属高原地貌类型,为侵蚀构造的高原山地景观,地形复杂(图1 a),属于高原高寒湿润气候,具有大陆性季节气候的特点,长冬无夏,春秋相连且短促。本区属于甘南黄河水源补给重点生态功能区,该生态功能区主要分为水源涵养功能区和水土流失控制区2个生态保护与建设区,本文仅对水源涵养功能区进行研究,行政区域包括甘肃省南部甘南州的6个县(市),即合作市、玛曲县、碌曲县、夏河县、临潭县和卓尼县(图1 b)。草地是研究区面积最大的生态系统,对水源涵养具有决定性作用,玛曲县、碌曲县、夏河县和合作市是草地分布的主

24、体区域。1 1 0 0万中国草地资源图 采用草地植被生境分类系统(V H C S),将研究区草地分为高寒草甸、山地草甸、温性草原和沼泽4种主要的草地类(图1 c)。1.2 数据来源1.2.1 土壤样本的采集与土壤属性的测定 地面观测数据采集时间为2 0 2 1年78月,项目组成员分批次前往研究区进行草地的样方调查和采样,随机采样点共计1 3 0个(图1)。采样时应尽可能遵循大均匀小随机布点法2 1,且采样点位置的直线距离至少间442水土保持学报 第3 7卷隔1k m。在每个样点中设置间隔至少为1 0 0m的2个小样方(5 0c m5 0c m),拍照记录每个样地的编号、经纬度、海拔、植被和景观

25、信息,用环刀(规格为1 0 0c m)获取不同土层的土壤,称完鲜重后带回室内采用烘干法获取土壤含水量和容重数据。同时利用土钻按照五点法对02 0c m土壤进行采集(01 0,1 02 0c m),将土样装入已标记的自封袋中,后经风干过筛后测定土壤养分含量。土壤理化指标测定步骤均参照鲍士旦2 2方法,土壤粒径组成用B e t t e r-s i z e 2 6 0 0激光粒度分析仪测定(黏粒秋季春季冬季,1 02 0c m的则为夏季秋季冬季春季。表2 2 0 0 0-2 0 2 1年S WC F回归方程的斜率土层深度/c m春季夏季秋季冬季01 00.1 8 80.2 5 20.0 9 50.1

26、 1 41 02 00.2 4 00.3 4 00.0 9 90.0 3 0图3 2 0 0 0-2 0 2 1年不同土层深度S WC F2.1.2 空间分布特征 由图4可知,2 0 0 02 0 2 1年SWC F平均值的空间分布格局,局部低值主要分布在研究区北部、东部和南部,局部高值出现在西部和南部。夏季和秋季的空间分布相似,高值区明显多于低值区;春 季 表 现 为01 0c m的 低 值 区 域 较 少,而1 02 0c m的则相反;在冬季,1 02 0c m的比01 0c m的低值区多于高值区,且高低值分界明显。图4 2 0 0 0-2 0 2 1年S WC F均值的空间分布2.2 植

27、被状况时空分布特征2.2.1 时 间 变 化 特 征 2 0 0 02 0 2 1年 各 个 季 节V E G回归 方 程 的 斜 率 值 均 为 正,呈 增 加 趋 势(图5 a)。根据斜率值的大小可判断不同季节的变化速度快慢为春季夏季秋季冬季,其中春季和夏季V E G的波动变化明显,而冬季的最稳定。图5 b的结果显示,研究区2 2年季节的V E G平均值差异显著,表现为夏季(0.6 4 9)秋季(0.4 5 3)春季(0.3 4 4)冬季(0.1 7 9)。2.2.2 空间分布特征 V E G季均值空间分布的差异显著,夏季的高值区域所占的面积比例最大,而冬季则恰好相反,各个季节的高值大多分

28、布在研究区东部的部分区域,这些地区基本上均为林地(图6)。2.3 土壤水源涵养功能与植被恢复/退化的时空耦合关系2.3.1 土壤水源涵养功能与植被的时空耦合关系 由表3可以看出,各个季节的S W C FV E G耦合度和耦合协调度均呈增加趋势,除01 0c m冬季的耦合度以及1 02 0c m秋季的耦合度和耦合协调度,这说明2 0 0 02 0 2 1年期间S W C F与V E G的耦合作用和协调作用随时间不断提高,且二者呈正向同步发展的态势。从图7可以看出,耦合度值均在0.8以上,不同季节SWC FV E G的耦合度各异,同时各土层深度的耦合协调度值在季节上表现为夏季秋季春季冬季。此外,依

29、据耦合协调度的类型划分可知,春季和秋季各土层深度耦合协调度的范围为0.4,0.6,处于勉强协调状态;夏季的01 0c m为勉强协742第5期 张晓宁等:高寒草地植被与土壤水源涵养功能的时空耦合关系调,1 02 0c m则处于良好协调;冬季的01 0,1 02 0c m均处于勉强协调。图5 2 0 0 0-2 0 2 1年V E G的季均值及其变化图6 2 0 0 0-2 0 2 1年V E G平均值的空间分布表3 S WC F-V E G耦合度和耦合协调度的时序变化趋势季节01 0c m耦合度耦合协调度1 02 0c m耦合度耦合协调度春季+夏季+秋季+-冬季-+各季节SWC FV E G耦合

30、协调类型的空间分布差异明显(图8),春季和秋季面积比例最高的主要为“勉强协调V E G与S W C F同步发展型”,其次为“勉强协调S W C F滞后发展型”;夏季的“勉强协调V E G与S W C F同步发展型”和“良好协调V E G与S W C F同步发展型”最显著;冬季主要由“严重失调S W C F滞后发展型”和“勉强协调SWC F滞后发展型”2种类型组成,其中1 02 0c m“勉强协调SWC F滞后发展型”的面积比例高于“严重失调SWC F滞后发展型”,01 0c m的则相反。图7 不同土层深度S WC F-V E G的耦合度和耦合协调度2.3.2 不同草地类型植被与土壤水源涵养功能

31、的时空耦合关系 草地生态系统各季节SWC FV E G耦合协调度的时序变化趋势见表4。除了秋季和冬季的部分土层深度,季节上各草地类型的值均为增加趋势。草地生态系统SWC FV E G耦合协调度平均值的结果显示,各季节温性草原不同土层深度的耦合协调度值均最大,且夏季、秋季和冬季各草地类型的值均表现为1 02 0c m01 0c m(图9)。根据耦合协调度模型的判断标准得出草地生态系统各季节的耦合协调发展类型(表5)。从表5可以看出,除冬季01 0c m高寒草甸的耦合模式为严重失调,夏季1 02 0c m的高寒草甸、温性草原和沼泽为良好协调,其他季节上的草地类型均为勉强协调发展。此外,春季的高寒草

32、甸在各土层深度的耦合协调特征表现为V E G滞后发展型,春季和夏季的温性草原在各土层深度表现为S W C F滞后发展型,各草地类型在冬季的不同土层深度表现为V E G滞后发展型,其他草地类型在季节上的耦合协调特征均为V E G与S W C F同步发展型。842水土保持学报 第3 7卷 注:0 0为未分类数据;1 1为极度失调S WC F滞后发展型;1 2为极度失调V E G与SWC F同步发展型;1 3为极度失调V E G滞后发展型;2 1为严重失调S WC F滞后发展型;2 2为严重失调V E G与S WC F同步发展型;2 3为严重失调V E G滞后发展型;3 1为勉强协调S WC F滞后

33、发展型;3 2为勉强协调V E G与S WC F同步发展型;3 3为勉强协调V E G滞后发展型;4 1为良好协调S WC F滞后发展型;4 2为良好协调V E G与S WC F同步发展型;4 3为良好协调V E G滞后发展型;5 1为同步发展S WC F滞后发展型;5 2为同步发展V E G与S WC F同步发展型;5 3为同步发展V E G滞后发展型。图8 S WC F-V E G耦合协调类型的空间分布表4 草地生态系统S WC F-V E G耦合协调度的时序变化趋势季节01 0c m高寒草甸山地草甸温性草原沼泽1 02 0c m高寒草甸山地草甸温性草原沼泽春季+夏季+秋季+-+-冬季+-

34、+图9 草地生态系统不同土层深度S WC F-V E G的耦合协调度3 讨 论基于MO D I S数据的结果显示,甘南黄河水源涵养区不同季节的水源涵养能力在01 0c m表现为夏季秋季春季冬季,1 02 0c m表现为夏季秋942第5期 张晓宁等:高寒草地植被与土壤水源涵养功能的时空耦合关系季冬季春季。刘艳清等2 8研究表明,武夷山国家公园4种植被类型不同季节的水源涵养能力强弱均为秋季夏季春季冬季,2个研究的结果存在相似之处,即夏季和秋季的均高于春季和冬季。然而,本文和刘艳清等2 8与冯娟2 9的研究结果不同,其运用最新的生态系统服务评估模型I n V E S T模型和传统分布式水文模型S W

35、 A T模型探究了秦岭北麓沣河中上游流域的水源涵养能力,在季节上表现为夏季春季秋季冬季,由于降 水 量 是 影 响 水 源 涵 养 时 间 变 化 的 主 要 因素3 0,因此形成这种结果差异的原因可能是研究区气候的异质性。此外,本研究将N P P、L A I、N D V I数据作为植被状态数据,采用主成分分析方法对植被进行综合评价表明,2 0 0 02 0 2 1年V E G综合植被指数在季节上整体均呈增加趋势,且各季节均值具有显著差异,表现为夏季秋季春季冬季,此结果与轩俊伟等3 1研究结果相同,这可能是因为植被状况的季节异质性与物候息息相关,且温度和降水的周期性变化是植被季节性变化的直接原

36、因3 2。表5 草地生态系统S WC F-V E G的耦合协调发展类型季节土层深度/c m高寒草甸山地草甸温性草原沼泽春季01 0勉强协调-V E G滞后勉强协调-V E G与SWC F同步勉强协调-SWC F滞后勉强协调-V E G与SWC F同步1 02 0勉强协调-V E G滞后勉强协调-V E G与SWC F同步勉强协调-SWC F滞后勉强协调-V E G与SWC F同步夏季01 0勉强协调-V E G与SWC F同步勉强协调-V E G与SWC F同步勉强协调-SWC F滞后勉强协调-V E G与SWC F同步1 02 0良好协调-V E G与SWC F同步勉强协调-V E G与SW

37、C F同步良好协调-SWC F滞后良好协调-V E G与SWC F同步秋季01 0勉强协调-V E G与SWC F同步勉强协调-V E G与SWC F同步勉强协调-V E G与SWC F同步勉强协调-V E G与SWC F同步1 02 0勉强协调-V E G与SWC F同步勉强协调-V E G与SWC F同步勉强协调-V E G与SWC F同步勉强协调-V E G与SWC F同步冬季01 0严重失调-V E G滞后勉强协调-V E G滞后勉强协调-V E G滞后勉强协调-V E G滞后1 02 0勉强协调-V E G滞后勉强协调-V E G滞后勉强协调-V E G滞后勉强协调-V E G滞后

38、已有研究3 3表明,植被类型以及土地覆盖的差异均在不同程度上影响土壤的水源涵养功能,如刘艳清等2 8的研究结果显示,武夷山国家公园不同植被类型的水源涵养能力大小为常绿阔叶林针阔混交林针叶林和矮林草甸;于忠亮等3 4研究证明,不同植被类型的水源涵养能力大小为阔叶林针阔混交林针叶林灌木林草地农田。此外,王皓月等1 4研究指出,九峰山不同人工林分类型土壤植被系统之间是天然耦合的,耦合协调度分析可以反映土壤植被系统间的互动关系,评价两者间的耦合状态。目前已有的研究大多在样地、不同林分类型以及小流域等尺度建立指标的耦合评价,而在较广的空间尺度的研究比较罕见,因此,与已有探索不同植被恢复模式1 3、不同林

39、分类型1 4、不同土地利用方式1 7下植被土壤系统耦合关系评价的研究类似,本文探索了甘南黄河水源涵养区不同季节各草地类型的时空耦合协调度,填补了高寒草地生态系统土壤水文植被研究的空白,对草地资源的合理运用以及生态系统的可持续发展具有重要意义。本文的结果显示,应用耦合协调度模型评价方法适用于对黄河源区植被和土壤2个子系统间时空耦合关系的研究,但由于研究区属于高山地区,野外采样时务必形成误差,同时遥感数据可能存在融合现象,且草地生态系统植被土壤耦合关系的研究是从对整个研究区的结果中划分出来的。而已有研究9证实,土壤水文植被耦合过程在很大程度上受到尺度的影响,在一个尺度上观察到的现象或总结出的规律在

40、另一个尺度上可能并不适用,因此在今后的相关研究中还需对研究区的小尺度上以及其他研究区域尺度进一步验证和完善。4 结 论(1)基于各采样点的MO D I S反射率数据,以B 1 B 7波段值为自变量,实测土壤水源涵养指标值为因变量建立不同土层深度的土壤水源涵养功能指标模型。同时,选择最优的偏最小二乘回归模型,以土壤水源涵养功能相关指标为自变量,土壤含水量为因变量分别对不同土层深度的土壤水源涵养功能指数建模,经验证可知模型精度较高,满足研究需求。(2)经过对研究区不同土层深度耦合协调度的计算及分类标准的建立,各季节SWC FV E G耦合协调类型的空间分布差异明显,春季、夏季和秋季的耦合协调特征均

41、为“V E G与SWC F同步发展型”,而冬季的则为“SWC F滞后发展型”,且在今后实践运用中,还应根据各季节的耦合模式提出区域管理措施及可持续发展对策,具体表现为春季和秋季的“勉强协调”,夏季的“勉强协调”和“良好协调”以及冬季的“严重失调”和“勉强协调”。(3)2 0 0 02 0 2 1年季节上各草地类型的S W C FV E G耦合协调度均为增加趋势,且相比于其他草地类型,温性草原SWC FV E G耦合协调的作用最强。052水土保持学报 第3 7卷此外,各草地类型不同季节的耦合协调发展类型不尽相同,整体上呈现不同程度的勉强协调状态,在今后的生态恢复过程中应对不同季节对各草地类型实施

42、不同的措施。参考文献:1 L i uY Y,Y a n gY,W a n gQ,e ta l.E v a l u a t i n gt h er e-s p o n s e so fn e tp r i m a r yp r o d u c t i v i t ya n dc a r b o nu s ee f f i-c i e n c yo fg l o b a l g r a s s l a n dt oc l i m a t ev a r i a b i l i t ya l o n ga na r i d i t yg r a d i e n tJ.S c i e n c eo ft

43、 h eT o t a lE n v i r o n m e n t,2 0 1 9,6 5 2:6 7 1-6 8 2.2 张雪峰,牛建明,张庆,等.内蒙古锡林河流域草地生态系统水源涵养功能空间格局J.干旱区研究,2 0 1 6,3 3(4):8 1 4-8 2 1.3 Z h e n gZT,Z h u W Q,Z h a n gYj.S e a s o n a l l ya n ds p a-t i a l l yv a r i e dc o n t r o l so fc l i m a t i cf a c t o r so nn e tp r i m a r yp r o d u

44、c t i v i t y i na l p i n eg r a s s l a n d so nt h eT i b e t a nP l a t e a uJ.G l o b a lE c o l o g ya n dC o n s e r v a t i o n,2 0 2 0,2 1:e 0 0 8 1 4.4 董伟,蒋仲安,苏德,等.长江上游水源涵养区界定及生态安全影响因素分析J.北京科技大学学报,2 0 1 0,3 2(2):1 3 9-1 4 4.5 W a n gYC,Z h a oJ,F uJW,e t a l.E f f e c t so f t h eG r a i n

45、f o rG r e e nP r o g r a mo nt h ew a t e re c o s y s t e ms e r v i c e si na na r i da r e ao fC h i n a:U s i n gt h eS h i y a n gR i v e rB a s i na sa ne x a m p l eJ.E c o l o g i c a l I n d i c a t o r s,2 0 1 9,1 0 4:6 5 9-6 6 8.6 周冰玉,李志威,田世民,等.黄河源区水源涵养能力研究综述J.水利水电科技进展,2 0 2 2,4 2(4):8 7

46、-9 3.7 E h r e n f e l dJG,R a v i tB,E l g e r s m aK.F e e d b a c ki nt h ep l a n t-s o i ls y s t e mJ.A n n u a lR e v i e w o fE n v i r o n m e n ta n dR e s o u r c e s,2 0 0 5,3 0(1):7 5-1 1 5.8 G u t i r r e z-J u r a d oH A,V i v o n iER,H a r r i s o nJBJ,e ta l.E c o h y d r o l o g yo

47、 fr o o tz o n ew a t e rf l u x e sa n ds o i ld e-v e l o p m e n t i nc o m p l e xs e m i a r i dr a n g e l a n d sJ.H y d r o-l o g i c a lP r o c e s s e s,2 0 0 6,2 0(1 5):3 2 8 9-3 3 1 6.9 李中恺,李小雁,周沙,等.土壤-植被-水文耦合过程与机制 研 究 进 展 J.中 国 科 学:地 球 科 学,2 0 2 2,5 2(1 1):2 1 0 5-2 1 3 8.1 0 F a t i c

48、h i S,I v a n o vVY,C a p o r a l iE.A m e c h a n i s t i ce c o-h y d r o l o g i c a lm o d e l t oi n v e s t i g a t ec o m p l e xi n t e r a c t i o n si n c o l d a n d w a r m w a t e r-c o n t r o l l e d e n v i r o n m e n t s:1.T h e o r e t i c a lf r a m e w o r ka n dp l o t-s c a l

49、ea n a l y s i sJ.J o u r n a l o fA d v a n c e s i nM o d e l i n gE a r t hS y s t e m s,2 0 1 2,4(2):1-3 1.1 1 吕宸,宫渊波,龚伟,等.川西高寒山地灌丛草甸土壤水文效应特征J.应用与环境生物学报,2 0 2 1,2 7(5):1 1 7 0-1 1 7 7.1 2 张智才,闫玉春,邵振艳.草原植被-土壤的关系及对干扰响应差异研究J.干旱区资源与环境,2 0 0 9,2 3(5):1 2 1-1 2 7.1 3 徐明,张健,刘国彬,等.不同植被恢复模式沟谷地植被-土壤系统耦合关系

50、评价J.自然资源学报,2 0 1 6,3 1(1 2):2 1 3 7-2 1 4 6.1 4 王皓月,郭月峰,徐雅洁,等.九峰山不同林分类型生态恢复植被-土壤系统耦合关系评价J.生态环境学报,2 0 2 1,3 0(1 2):2 3 0 9-2 3 1 6.1 5 彭晚霞,宋同清,曾馥平,等.喀斯特峰丛洼地退耕还林还草工程的植被土壤耦合协调度模型J.农业工程学报,2 0 1 1,2 7(9):3 0 5-3 1 0.1 6 李豪,卢纪元,魏天兴,等.陕北黄土高原不同微地形下植被-土壤系统耦合特征研究J.四川农业大学学报,2 0 1 9,3 7(2):1 9 2-1 9 8.1 7 白一茹,阮

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