摘要: 治沟造地是黄土高原继退耕还林后实施的又一重大土地整治和生态治理工程。黄土高原在黄河流域生态保护和高质量发展战略中具有十分重要的地位，寻找粮食安全与生态环境之间的平衡，推动黄土高原地区土地整治生态建设是国家战略发展的必然要求。治沟造... 展开 治沟造地是黄土高原继退耕还林后实施的又一重大土地整治和生态治理工程。黄土高原在黄河流域生态保护和高质量发展战略中具有十分重要的地位，寻找粮食安全与生态环境之间的平衡，推动黄土高原地区土地整治生态建设是国家战略发展的必然要求。治沟造地能够增加耕地面积，提高耕地质量，保障粮食安全，但其对区域生态环境的影响尚无定论。研究治沟造地工程生态环境效应对于促进黄土高原生态、经济、社会的协同和高质量发展具有重要的理论和实践意义。 本研究结合野外监测、遥感信息空间分析和模型分析等方法，以延安市为研究对象，分析典型治沟造地工程沟道土壤性质、土壤水分及流域植被覆盖的时空变化特征，同时基于土地利用数据，利用InVEST模型和耦合度模型，定量分析了治沟造地工程前后延安市土地利用、生态系统服务价值变化特征及农业生态经济系统的耦合演变趋势，阐明了治沟造地工程对生态环境的影响，对治沟造地工程的生态环境效应进行了科学的评估，以期为提高区域水土资源利用率以及黄土高原类似区域生态保护和高质量发展提供科学依据。论文主要研究结果如下： (1)分析了治沟造地工程实施前后沟道土壤性质的时空变异特征，通过综合评价，发现治沟造地区域土壤性质恢复较快。沟道土壤容重和pH变异系数在0.1以下，属弱变异，其他理化性质指标变异系数介于0.10-0.77之间，属于中等变异程度，治沟造地工程实施后，沟道中各指标变异系数有变小的趋势；所有理化性质指标整治后2-3年均有显著变化，沟道不同位置中，沟口与沟头、沟道中部土壤容重、质地、电导率、有机质及全氮差异显著；治沟造地工程实施后第3年土壤质量指数最高。 (2)分析了治沟造地区域沟道土壤水分的时空变异特征，揭示了黄土高原沟道壤中流形成机制和无动力调控机理。沟道土壤水分显著大于对照坡面5%左右，其季节变化特征滞后于降雨的季节变化，深层-土壤含水量优势更加明显；沟道jj二壤水分变异系数在0.131-0.234之间，表层以下土壤水分存在较强的空间异质性，100 cm以下土层土壤水分变化活跃；沟口土壤含水量显著高于沟头，土层深度40 cm以下土壤相对含水量达到1。根据沟道土壤水分时空分布特征，利用“截水沟蓄水排渍一体”的沟道水分调控技术，揭示了黄土高原沟道壤中流形成机制和无动力调控机理。 （3）阐明了治沟造地流域植被覆盖的时空变异特征，识别了其驱动因素，指明了治沟造地工程对流域植被覆盖变化的积极影响。流域植被覆盖状况总体良好，空间分布上呈现出“沟道低，坡面高”的趋势；2010—2019 年植被指数整体呈增加趋势，增速为 0.004/a，显著变化区域集中于沟道中；流域植被覆盖变化的驱动因素中，气候因素与非气候因素分别为14.05%和 85.92%，其受人类活动影响远远大于受气候因子影响，治沟造地工程是流域植被覆盖变化的主要原因。 （4）分析了治沟造地工程前后延安市土地利用、生态系统服务价值时空变化特征和权衡/协同关系，并剖析了其与治沟造地工程的关系，提出各区县治沟造地工程与生态环境协调发展策略。2010—2018 年，延安市土地利用类型维持在比较稳定的状态，主要为耕地、林地、草地三者互相转化；生态系统服务价值总量增幅为0.28%，四种典型生态系统服务价值中，土壤保持、固碳和生境质量分别下降了7.7%，0.16%和1.4%，产水服务增加了0.56%，其空间聚集性均有分散的趋势；四种生态系统服务呈现协同关系，整体生态环境向着均衡发展，其中土壤保持服务和产水服务，固碳服务和生境质量间的协同关系显著。治沟造地工程对延安市生态系统服务有一定的负面影响，对固碳服务影响较为显著。 （5）建立了延安市农业生态经济系统指标体系，通过耦合度模型揭示了治沟造地工程前后延安市农业生态经济系统耦合演变趋势。2010—2018 年，延安市农业生态系统综合评价指数和农业经济系统综合评价指数均呈现S型增长曲线，农业生态经济系统耦合协调度指数由 0.51 增长至 0.72；耦合协调状态由初级协调水平发展为良好协调水平；系统耦合趋势经历了“衰退耦合-协调耦合-修复耦合-协调耦合”阶段，2018 年耦合关系处于经济快速增长的协调发展阶段。治沟造地工程促进了农业生态经济系统的耦合协调发展。 综上，治沟造地工程对区域生态环境有一定的负面影响，但是负面影响是短期和局部的，长期和整体正效应更大；治沟造地工程能够维持区域土地利用和生态系统服务价值的稳定，促进区域生态系统服务协同发展和最优权衡，实现生态安全与粮食安全的双赢。 收起