嫩江流域土壤保持功能评估

刘鑫淼

（哈尔滨师范大学，黑龙江 哈尔滨 150500）

1 引言

1.1 选题背景以及依据

土壤作为人类赖以生存的最基本资源，人类所有的生产以及生活活动都是建立在土壤基础上实现的。特别是在人类的农业生产中依赖于高质量的土壤，才能够生产出足够的粮食，以满足全球不断增长的人口数量[1]。由于在人类发展过程中长期忽视对土壤的保护，导致各种环境问题、生态问题接踵而至，其中水土流失成为阻碍人类可持续发展的全球性环境问题。目前我国已经成为水土流失最严重的国家之一，使水资源的供需矛盾加剧，对饮用水的安全构成了极大的威胁[2]。

以嫩江流域为例，作为世界上三大黑土集中分布区之一，肥沃的黑土地为我国提供了大量的商品粮，成为名副其实的“北大仓”，然而长期以来的不合理开发利用水土资源，造成了严重的水土流失问题，据统计耕地流失的面积已经达到了总面积的82.3%[3]。土壤的质量不断下降，对于农作物的生长造成了严重的威胁，粮食减产，造成当地的贫困问题，阻碍了经济社会的可持续发展[4]。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 InVest模型研究应用现状

InVEST（Integrated Valuation of Environmental Services and Tradeoffs）模型目前已经普遍应用到了生态服务功能评价中，此模型是由美国的斯坦福大学联合其他的多个机构形成的生态系统服务功能评估模型，并将其应用到了生态系统服务的评价中[7]。通过此模型能够有效地计算生态系统服务功能的物质量等信息，并实现空间分布的可视化特征。模型的应用具有较大的优势，通过定量计算的方式来预测未来生态系统服务功能的变化特征，其需要输入经济数据以及自然数据等，并通过特定的算法计算出未来时间的生态系统服务功能变化规律，通过这种方式能够为决策提供更多的支持[8]。

1.2.2 土壤侵蚀的研究现状

土壤侵蚀属于一种危害性较大的环境问题，目前很多国家都不同程度的面临着这种问题，土壤侵蚀逐步成为全球性的主要环境问题之一，目前大部分国外学者则侧重从更综合、更广泛的方面研究土壤侵蚀问题。很多学者以及研究机构针对土壤侵蚀这一长期存在的问题进行了研究。有学者在研究土壤侵蚀问题时设计了可靠性较高的土壤侵蚀预报模型，重点研究整个过程的形成机理、治理措施等，以此改善土壤侵蚀问题的处理效果。

2 研究区概况

2.1 研究区地理位置

嫩江是黑龙江省黑河市内的重要河流之一，其源头位于内蒙古自治区中的伊勒呼里山，最终在吉林省松原汇入到松花江中，因此可以将其松花江的直流之一，其总长度达到了1370km，具有20多个支流，流域面积广阔，是黑龙江省重要的水源地之一。（如图1）

图1 嫩江流域在我国的位置及DEM空间分布

2.2 研究方法

在本次研究中使用了 InVEST 模型进行研究，其中使用的模块主要是土壤保持模块，为土壤保持功能的研究提供了较多的支持。其次本文利用ArcGIS中的ArcMap模块，ArcMap是ArcGIS系统的核心应用模块，用户可以直接在地图操作相关的事物，应用的可靠性与适应性较高。

2.3 数据来源

在本次研究中使用了较多的数据，大部分都是来自于网站（http：//www.resdc.cn）（图），选自2015年中国土地利用遥感监测数据从中截取嫩江流域，利用ArcGIS的ArcMap10.5来进行制图。

3 评估结果分析与总结

通过使用InVEST模型SDR模块和ArcGIS软件对嫩江流域土壤保持功能进行评估与分析得出结果，结果显示如表1所示：

表1 各子流域土壤保持量汇总

各子流域土壤保持量折线图（如图2）

图2 各子流域土壤保持量折线图

（1）折线图中横坐标1-18代表嫩江流域的各子流域区域，分别为霍林河流域、江桥至白沙滩区间的嫩江流域、肇兰新河流域、白沙滩至三岔河区间的嫩江流域、洮儿河流域、安肇新河流域、塔哈至江桥区间的嫩江流域、乌裕尔河流域、尼尔基至塔哈区间的嫩江流域、音河、绰尔河流域、雅鲁河流域、阿伦河流域、讷谟尔河流域、固固河水库至尼尔基水库区间的嫩江流域、诺敏河流域、甘河流域、固固河水库以上的嫩江流域。其中左、右侧的纵坐标分别表示各个子流域的土壤保持总量与平均土壤保持量。

（2）从嫩江流域各子流域2015年土壤保持总量分区统计数据中我们可以看出，诺敏河（358.58×104t）、阿伦河（333.16×104t）、固固河水库以上的嫩江流域（301.54×104t），土壤保持总量最高，都在300万吨以上，面积仅占流域总面积的29.69%。可见，嫩江流域土壤保持总量主要还是来自于嫩江流域的中上游部分的大兴安岭地区。

（3）但是由于各子流域的面积大小不同，我们在评估土壤保持量的时候，应该从流域的平均土壤保持量来总结分析。

4 结语

本文通过使用InVEST模型SDR模块和ArcGIS软件对嫩江流域土壤保持功能进行评估与分析，深入研究当地的水土保持问题，并制定出相应的应对政策，结果显示：

（1）2015年嫩江流域土壤保持总量达2121.65×104t，其中有46.82%的土壤保持量来自嫩江上游右岸的诺敏河（358.58×104t）、阿伦河（333.16×104t）、固固河水库以上的嫩江流域（301.54×104t），面积仅占流域总面积的29.69%，即嫩江上游1/3的面积贡献了1/2的土壤保持量。

（2）2015年单位面积土壤保持量较高的是嫩江上游的固固河水库以上流域（173.26 t/hm2·a）、甘河（152.34 t/hm2·a）、诺敏河（144.21 t/hm2·a）、固固河水库至尼尔基流域（128.69 t/hm2·a）、讷谟尔河流域（123.02 t/hm2·a），而流域下游的乌裕尔河流域、洮儿河以及霍林河流域等土壤保持量较低，可见应加强流域中下游各子流域的水土保持林建设，以增强其土壤保持功能，维护流域的生态平衡和区域可持续发展。