包玉斌

(寧夏回族自治區(qū)遙感調(diào)查院， 寧夏 銀川 750021)

1 研究背景

近百年來(lái)，土地利用與土地覆蓋的劇烈變化對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的格局、過(guò)程、功能及其空間分布產(chǎn)生了巨大影響，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)保障人類福祉的能力出現(xiàn)時(shí)空尺度的不平衡、不協(xié)調(diào)等深刻變化[1-3]。我國(guó)黃土高原地區(qū)生態(tài)環(huán)境相對(duì)脆弱，人地關(guān)系矛盾突出，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)能力相對(duì)較低，為此，國(guó)家實(shí)施了天然林保護(hù)、三北防護(hù)林建設(shè)和退耕還林還草等工程，而自1999年起，國(guó)家實(shí)施的以植樹造林、封山禁牧、25°以上坡耕地退還林草、土壤結(jié)皮恢復(fù)等為主要措施的“退耕還林(草)計(jì)劃”，使該區(qū)域的耕地大范圍轉(zhuǎn)化為林草地、土地利用和覆被發(fā)生了顯著變化，其結(jié)果使黃土高原地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量得到大幅提升，但同時(shí)也出現(xiàn)了生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能難以協(xié)同的問(wèn)題[4-6]。如高海東等[7]、寧珍等[8]、劉文超等[9]分別通過(guò)建立多因素趨勢(shì)及相關(guān)分析法和建立RUSLE模型與黃河水文站輸沙統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)黃土高原地區(qū)退耕還林還草工程引起的植被恢復(fù)是黃河河龍區(qū)間輸沙量減少的主要原因，貢獻(xiàn)率達(dá)54%；Shao等[10]、Zhang等[11]對(duì)氣候和人類活動(dòng)雙重因素影響下黃土高原產(chǎn)水效應(yīng)的模擬結(jié)果表明，自2000年以后，黃土高原蒸散發(fā)和植被耗水量的增加速率分別為4.39和4.9 mm/a，退耕還林還草引起的植被恢復(fù)和覆蓋度的提高成為該區(qū)域徑流減少的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。由上述學(xué)者研究結(jié)果可知，黃土高原植被的恢復(fù)使區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)土壤保持能力增強(qiáng)，相應(yīng)產(chǎn)水能力下降。

本文引入的InVEST (integrated valuation of ecosystem services and tradeoffs) 模型是生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能權(quán)衡和協(xié)同研究領(lǐng)域的主流方法之一，尤其在生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)水服務(wù)功能計(jì)算中，該方法有效規(guī)避了傳統(tǒng)基于水量平衡法[12-13]、植被指數(shù)法[14]和降水貯存量法[15]等因缺乏對(duì)水文過(guò)程的模擬而導(dǎo)致模擬精度不夠的問(wèn)題。該模型對(duì)流域降雨、蒸發(fā)、產(chǎn)流、徑流等水文過(guò)程進(jìn)行模擬的同時(shí)，能夠綜合考慮土地利用變化、生態(tài)恢復(fù)工程、不同管理措施等人類活動(dòng)因子對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)水效應(yīng)的影響[16-17]。由于能夠?qū)崿F(xiàn)多因素綜合模擬、具有可靠度相對(duì)更高的優(yōu)勢(shì)，InVEST模型在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用，如國(guó)外學(xué)者[18-20]利用該模型對(duì)相關(guān)流域產(chǎn)水量進(jìn)行了評(píng)估，其結(jié)果為流域生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)、土地利用結(jié)構(gòu)和格局優(yōu)化、提升流域水資源量提供了有效支撐。國(guó)內(nèi)學(xué)者[21-26]利用該模型對(duì)汶川地震災(zāi)區(qū)、三江源區(qū)、黃土高原和秦嶺山地等區(qū)域的水源涵養(yǎng)、土壤保持等生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能展開了量化評(píng)估，為區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)管理、人地矛盾協(xié)調(diào)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供了很好的權(quán)衡價(jià)值。本文選取InVEST模型方法，對(duì)黃土高原退耕還林還草工程的產(chǎn)水效應(yīng)進(jìn)行量化評(píng)估，找出產(chǎn)水量變化顯著的區(qū)域，進(jìn)一步優(yōu)化退耕方式、植被選取和植被空間格局，提高流域產(chǎn)流能力、控制土壤侵蝕、協(xié)調(diào)黃河水沙關(guān)系，在保護(hù)并增強(qiáng)產(chǎn)水生態(tài)服務(wù)功能的同時(shí)，為提升區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能協(xié)同效應(yīng)提供技術(shù)支撐。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 研究區(qū)概況

本文選取陜北黃土高原的延安市和榆林市作為研究區(qū)，該區(qū)域黃土丘陵、溝壑、梁、塬、峁及其復(fù)合地貌所構(gòu)成的不同地貌單元和生態(tài)環(huán)境地域，對(duì)整個(gè)黃土高原具有很好的代表性和典型性，地理坐標(biāo)介于北緯34°10′～39°35′，東經(jīng)107°30′～111°15′。研究區(qū)總面積為79 981.9 km2，占全部黃土高原總面積的12.6%，是整個(gè)陜西省黃土高原總面積的89.5%，陜西省國(guó)土面積的38.9%。研究區(qū)海拔高程在1 000～1 600 m之間，年均降水量為400～600 mm之間，降水空間分布由東南向西北逐漸減少，區(qū)域蒸發(fā)量變化約為1 000 mm，蒸發(fā)強(qiáng)度較大，境內(nèi)黃土丘陵溝壑縱橫、水土流失嚴(yán)重。研究區(qū)地理位置分布如圖1所示。選擇在此研究區(qū)開展退耕還林還草工程產(chǎn)水效應(yīng)研究，對(duì)揭示整個(gè)黃土高原土地利用/覆被變化所產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能變化和黃河水沙變化，推動(dòng)黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)具有較高的參考價(jià)值，也可為這一區(qū)域科學(xué)合理推進(jìn)退耕還林還草工程提供依據(jù)[27]。

2.2 研究方法

InVEST產(chǎn)水模型基于水量平衡原理，能夠很好地反映土地覆被變化、降水、地表蒸散發(fā)、土壤水交換等綜合因素作用下的產(chǎn)水模擬，可為流域生態(tài)系統(tǒng)及其產(chǎn)水能力的協(xié)調(diào)管理提供有效途徑，具體計(jì)算方法如下[22-25]：

(1)

式中：Yjx和AETxj分別為用地類型j上柵格x的年產(chǎn)水量和年平均蒸散發(fā)量，mm；Px為柵格x的年均降雨量，mm。AETxj由公式(2)計(jì)算[24]。

(2)

式中：ωx為柵格x的修正植被年可利用水量與降水量的比值;Rxj為用地類型j上柵格x的潛在蒸散發(fā)量與降雨量的比值(干燥指數(shù))，均無(wú)量綱。Rxj和ωx可通過(guò)公式(3)～(5)計(jì)算獲得[25]。

(3)

式中：k為蒸散系數(shù)，由植被葉面積指數(shù)LAI(leafareaundex)計(jì)算獲得；ET0為柵格x的年潛在蒸散發(fā)量，mm，其由假定平整地表全部覆蓋指定綠色低桿植被，且保持土壤充足濕潤(rùn)條件下的蒸散量，由公式(4)計(jì)算獲得[25]。

ET0=0.0013×0.408×RA×(Tavg+17)×(TD-

0.0123P)0.76

(4)

式中：RA為太陽(yáng)在大氣頂部的輻射值，MJ/(m2·d)；Tagv和TD分別為1 d中最高溫和最低溫均值的平均值和差值，℃。

(5)

式中：Z為Zhang系數(shù)，是表征降水季節(jié)性特征的一個(gè)常數(shù)，其值在1～10之間，降水主要集中在冬季時(shí)，其值接近于10，降水主要集中在夏季或季節(jié)分布較均勻時(shí)，其值接近于1，本研究區(qū)根據(jù)模型測(cè)試經(jīng)驗(yàn)取默認(rèn)值；AWCx為柵格x的植被有效可利用水，mm，由公式(6)計(jì)算[25]。

AWCx=min(Dx,Rx)·PAWCx

(6)

式中：Dx為柵格x的最大土壤深度，mm；Rx為柵格x的根系深度，mm；PAWCx為柵格x的植被可利用水，利用土壤質(zhì)地由公式(7)計(jì)算[25]。

PAWCx=54.509-0.132sd-0.003(sd)2-0.055st-

0.006(st)2-0.738cy+0.007(cy)2-

2.688om+0.501(om)2

(7)

式中：sd，st，cy和om分別為土壤當(dāng)中的砂粒、粉粒、粘粒和有機(jī)質(zhì)的百分比含量，%。

2.3 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本文研究數(shù)據(jù)主要包括2000和2010年氣象數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)、 數(shù)字高程模型(digital elevation model, DEM)、土地利用/覆被類型數(shù)據(jù)、葉面積指數(shù)等。降雨量數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心(https://data.cma.cn)。土壤信息數(shù)據(jù)來(lái)源于第二次全國(guó)土壤普查數(shù)據(jù)和郭兆元編《陜西土壤》[28]。DEM數(shù)據(jù)采用30 m空間分辨率，自地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn)下載。土地利用/覆被類型和葉面積指數(shù)數(shù)據(jù)均來(lái)自“全國(guó)生態(tài)環(huán)境十年變化(2000-2010 年) 遙感調(diào)查與評(píng)估項(xiàng)目”，其中2000 年土地利用/覆被數(shù)據(jù)采用30 m分辨率Landsat TM影像解譯獲取，2010年采用30 m分辨率HJ-1衛(wèi)星CCD影像解譯獲取。研究區(qū)產(chǎn)水量模型各參數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)源說(shuō)明見表1，各參數(shù)值分布見圖2。

圖1 研究區(qū)地理位置分布

表1 研究區(qū)產(chǎn)水量模型各參數(shù)數(shù)據(jù)獲取來(lái)源說(shuō)明

圖2 研究區(qū)產(chǎn)水量模型各參數(shù)值分布

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用/覆被變化

2000和2010年各土地利用類型的面積及其變化見表2，土地利用/覆被轉(zhuǎn)移矩陣見表3。

表2 2000和2010年各土地利用類型的面積及其變化

表3 2000-2010年研究區(qū)土地利用/覆被轉(zhuǎn)移矩陣 km2

由表2可得出，研究區(qū)以草地、林地、灌叢和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為主，其中草地所占面積比重最大。2000-2010年10年間草地和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化最大，其中草地比重增加了4.01%，農(nóng)田比重減少了4.98%，同時(shí)，林地和灌叢的比重共增加了0.51%。由表3可知，上述變化主要為農(nóng)田大規(guī)模向草地、林地的單一轉(zhuǎn)化為主，10年間農(nóng)田轉(zhuǎn)向林地、灌叢和草地的總面積為3 903.6 km2，林灌草增加的面積和農(nóng)田減少的面積基本相當(dāng)，因此陜北黃土高原自2000年以來(lái)大規(guī)模實(shí)施退耕還林還草工程致使研究區(qū)土地覆被發(fā)生顯著變化。此外，荒漠生態(tài)系統(tǒng)也不同程度地向林灌草轉(zhuǎn)化，主要與榆林地區(qū)大規(guī)模實(shí)施沙化土地植被恢復(fù)有關(guān)。從以上數(shù)據(jù)變化可以得出，研究區(qū)10年間退耕還林還草工程成效顯著，農(nóng)田面積明顯下降，而以草地為主的林灌草面積顯著增加。

2000-2010年研究區(qū)土地利用/覆被變化空間分布見圖3。由圖3可看出，陜北黃土高原主要在北洛河上游、延河流域、無(wú)定河流域及其他各流域下游近黃河區(qū)域大規(guī)模實(shí)施了退耕還林還草工程，農(nóng)田大面積被以草地為主的林灌草所取代，演變?yōu)橐圆莸貫橹鞯男峦恋乩?覆被分布格局，其中延河流域工程實(shí)施規(guī)模最大。

圖3 2000-2010年研究區(qū)土地利用/覆被變化空間分布

以研究區(qū)重點(diǎn)流域?yàn)橹鳌ⅫS河干流各流域整體推進(jìn)退耕還林還草工程，有效地控制了人類耕作活動(dòng)對(duì)地表植被的破壞，耕地向林地、灌叢、草地生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化有效提升了該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生態(tài)服務(wù)功能。

3.2 流域產(chǎn)水時(shí)空變化

2000和2010年研究區(qū)各流域產(chǎn)水量及其變化值見表4， 2000-2010年研究區(qū)蒸發(fā)量與降水量相對(duì)值及產(chǎn)水量變化值空間分布見圖4。

表4 2000和2010年研究區(qū)各流域產(chǎn)水量及其變化值

圖4 2000-2010年研究區(qū)蒸發(fā)量與降水量相對(duì)值及產(chǎn)水量變化值空間分布

由表4可看出，研究區(qū)各流域10年間平均產(chǎn)水量和總產(chǎn)水量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，至2010年除無(wú)定河外，榆林市境內(nèi)各流域平均產(chǎn)水量均在2 000 m3/hm2以上，產(chǎn)水量由大到小依次為禿尾河流域、窟野河流域、蒙陜支流區(qū)、黃河干流區(qū)和佳蘆河流域。對(duì)照?qǐng)D3和圖4可知，該區(qū)域退耕還林還草力度相對(duì)較小，土地覆被變化多發(fā)生在榆林市沿黃區(qū)域，榆林市西部區(qū)域的風(fēng)沙草灘區(qū)未發(fā)生較大變化，從而保障了該區(qū)域的降水蒸發(fā)比值相對(duì)穩(wěn)定，產(chǎn)水量相對(duì)較高。整體上該區(qū)域由于退耕還林還草工程的實(shí)施，10年間仍然有平均產(chǎn)水量140～240 m3/hm2、平均總產(chǎn)水量0.3×108～0.9×108m3的減少，主要和耕地向林灌草的轉(zhuǎn)化致使區(qū)域植被耗水增強(qiáng)，蒸發(fā)強(qiáng)度增大有關(guān)。退耕還林還草工程使榆林市境內(nèi)總產(chǎn)水量減少了7.2×108m3。

至2010年除鄂爾多斯內(nèi)流區(qū)和涇河流域外，延安市境內(nèi)各流域平均產(chǎn)水量在1 700～1 900 m3/hm2之間，其中平均產(chǎn)水量較大的為清澗河流域、延河流域、云巖河流域。延安市境內(nèi)各流域平均產(chǎn)水量出現(xiàn)了90～420 m3/hm2的減少，其中減少最大的為清澗河流域(-420.7 m3/hm2)、延河流域(-342.4 m3/hm2)和云巖河流域(-246.3 m3/hm2)。由于退耕還林還草工程主要在延安市境內(nèi)實(shí)施，導(dǎo)致該區(qū)域延河流域、北洛河上游、清澗河流域和云巖河流域等土地覆被發(fā)生大規(guī)模變化，以耕地向林灌草的轉(zhuǎn)變?yōu)橹鳌D4中退耕還林還草工程的實(shí)施使該區(qū)域?qū)嶋H蒸發(fā)和降水的比值出現(xiàn)0.05～0.15的增加，說(shuō)明退耕還林還草工程引發(fā)的土地覆被變化使該區(qū)域植被耗水和蒸發(fā)強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，是該區(qū)域產(chǎn)水量減少的主要原因。退耕還林還草工程使延安市境內(nèi)總產(chǎn)水量減少了8.9×108m3，其中清澗河流域(-2.1×108m3)、延河流域(-2.7×108m3)和北洛河流域(-2.8×108m3)減少最大。

由圖4產(chǎn)水量的空間變化格局可看出，2000-2010年研究區(qū)產(chǎn)水量除榆林市無(wú)定河上游的風(fēng)沙草灘區(qū)、鄂爾多斯內(nèi)流區(qū)和北洛河下游出現(xiàn)0～10 mm的略微增加外，大部分區(qū)域產(chǎn)水量均有不同程度的減少，其中研究區(qū)中東部的無(wú)定河流域下游、清澗河流域、延河流域、北洛河上游及黃河干流區(qū)沿線產(chǎn)水量減少最為顯著(-20～-50 mm)，局部區(qū)域達(dá)到-50 mm以上。對(duì)比土地利用/覆被空間轉(zhuǎn)移變化和研究區(qū)實(shí)際蒸發(fā)與降水的比值可知，整個(gè)10年間研究區(qū)產(chǎn)水量減少顯著的區(qū)域與退耕還林還草工程實(shí)施區(qū)域高度一致，耕地被林灌草植被大面積替代，使上述區(qū)域植被的耗水和蒸發(fā)量顯著增加，實(shí)際蒸發(fā)與降水的比值出現(xiàn)0.05～0.15的增加。

通過(guò)圖4與圖3的對(duì)比可以看出，研究區(qū)產(chǎn)水量減少與蒸發(fā)量增加最大的區(qū)域和林灌草增加的區(qū)域基本一致，說(shuō)明退耕還林還草工程使研究區(qū)植被恢復(fù)的同時(shí)也加大了該區(qū)域的植被耗水和蒸散發(fā)量，退耕還林還草是這一區(qū)域產(chǎn)水量減少的主要影響因素。

3.3 土地利用類型變化產(chǎn)水效應(yīng)

退耕還林還草工程是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的人工干預(yù)和修復(fù)，研究區(qū)退耕還林還草工程引起的土地利用類型變化主要包括3種方式，即耕地轉(zhuǎn)化為林地、灌叢和草地，草地轉(zhuǎn)化為林地和灌叢，荒漠轉(zhuǎn)化為林地、灌叢和草地[30]。本文利用InVEST模型對(duì)2000和2010年研究區(qū)產(chǎn)水量進(jìn)行了量化評(píng)估，并采用兩期土地利用類型的空間轉(zhuǎn)化矢量數(shù)據(jù)對(duì)相應(yīng)年份的產(chǎn)水量進(jìn)行了空間提取，統(tǒng)計(jì)分析了土地利用類型變化的產(chǎn)水效應(yīng)，結(jié)果如表5所示。

表5 2000和2010年研究區(qū)土地利用類型變化產(chǎn)水效應(yīng)

由表5可知，研究區(qū)退耕還林還草工程產(chǎn)水量負(fù)效益顯著，耕地、草地和荒漠向林地的轉(zhuǎn)化致使單位面積產(chǎn)水量減少達(dá)850 m3/hm2以上,耕地和草地向灌叢的轉(zhuǎn)變致使單位面積產(chǎn)水量的減少次之，約為690 m3/hm2，耕地向草地的轉(zhuǎn)變產(chǎn)水減少最小，為248 m3/hm2。整體上，耕地向林灌草的轉(zhuǎn)化和荒漠向林灌草的轉(zhuǎn)化導(dǎo)致研究區(qū)的產(chǎn)水量減少最為明顯，其中，耕地向林灌草的轉(zhuǎn)化導(dǎo)致研究區(qū)產(chǎn)水量減少了11 254.2×104m3，占總減少量的96.5%，荒漠向林灌草的轉(zhuǎn)化導(dǎo)致研究區(qū)產(chǎn)水量減少了237.6×104m3，占總減少量的2.0%。從上述變化可以看出，陜北黃土高原耕地和荒漠向林灌草的轉(zhuǎn)化，使地表植被覆蓋度顯著提高，植被的耗水和蒸發(fā)量顯著增加，退耕還林還草引起的土地利用類型變化致使研究區(qū)產(chǎn)水量整體減少了11 665.4×104m3。對(duì)土地利用類型變化引起的產(chǎn)水效益進(jìn)行分析，可為研究區(qū)科學(xué)實(shí)施退耕還林還草工程、進(jìn)一步權(quán)衡和協(xié)調(diào)流域生態(tài)服務(wù)功能、加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)管理和保障區(qū)域水資源平衡提供參考依據(jù)。

3.4 產(chǎn)水功能重要性空間分區(qū)

進(jìn)行重要性分級(jí)和空間分區(qū)，有利于科學(xué)識(shí)別產(chǎn)水功能重要和關(guān)鍵區(qū)域，科學(xué)合理、因地制宜地實(shí)施退耕還林還草工程，優(yōu)化土地利用類型和格局，加強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)管理，全面權(quán)衡和協(xié)調(diào)流域生態(tài)服務(wù)功能，對(duì)保障區(qū)域水資源平衡和生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展，實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展極其重要。本文產(chǎn)水功能重要性分級(jí)根據(jù)《國(guó)家生態(tài)保護(hù)紅線—生態(tài)功能紅線劃定技術(shù)指南(試行)》的分級(jí)分類方法，即借助ArcGIS軟件的Quantile(分位數(shù))分類方法，按產(chǎn)水能力大小共分為5個(gè)等級(jí)，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)結(jié)果見表6。根據(jù)重要性分級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果，將高度重要和極重要區(qū)劃定為產(chǎn)水量生態(tài)重要區(qū)，研究區(qū)產(chǎn)水功能重要性空間分布見圖5。

表6 研究區(qū)產(chǎn)水功能分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及分級(jí)結(jié)果

圖5 研究區(qū)產(chǎn)水功能重要性空間分布

由表6和圖5可知，研究區(qū)產(chǎn)水量高度重要區(qū)和極重要區(qū)的總面積為32 708.9 km2，所占面積比重為40.9%，主要分布在延安市境內(nèi)的延河流域、清澗河流域、云巖河及宜川河流域下游、北洛河流域下游，榆林市境內(nèi)的無(wú)定河上游及下游、蒙陜支流區(qū)、窟野河流域、禿尾河流域、佳蘆河流域及黃河干流區(qū)等區(qū)域，上述流域的產(chǎn)水量在190～215 mm之間，部分區(qū)域達(dá)215 mm以上，主要分布在榆林市境內(nèi)的風(fēng)沙草灘區(qū)和黃河干流沿線區(qū)域。中等以下重要區(qū)主要分布在研究區(qū)中西部流域，即榆林市境內(nèi)的無(wú)定河上游區(qū)域，鄂爾多斯內(nèi)流區(qū)，延安市境內(nèi)的涇河流域、北洛河中上游區(qū)域、云巖河及宜川河的上游區(qū)域，產(chǎn)水量在140～190 mm之間，部分區(qū)域在140 mm以下。上述產(chǎn)水量高度重要區(qū)和極重要區(qū)為研究區(qū)產(chǎn)水功能的重要生態(tài)區(qū)，這些區(qū)域降水相對(duì)豐富、植被覆蓋較好、地表水系相對(duì)發(fā)達(dá)、蘊(yùn)含較高的水資源量。同時(shí)，該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境相對(duì)脆弱，又是退耕還林還草工程的重點(diǎn)實(shí)施區(qū)，生態(tài)修復(fù)更要遵從自然演化規(guī)律，注重益林則林、益草則草、益荒則荒，加強(qiáng)物種科學(xué)選取和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。通過(guò)產(chǎn)水功能重要性分級(jí)和分區(qū)，實(shí)現(xiàn)研究區(qū)產(chǎn)水功能和其他服務(wù)功能的全面協(xié)調(diào)和權(quán)衡，為推進(jìn)流域生態(tài)系統(tǒng)的精細(xì)化管理，土地利用政策的科學(xué)制定，退耕還林還草工程的科學(xué)實(shí)施及助推黃河減沙增流提供重要支撐。

4 結(jié) 論

(1)2000-2010年退耕還林還草工程使研究區(qū)耕地和林灌草之間發(fā)生大范圍的轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化結(jié)果使林地、灌叢、草地面積分別增加了122.7、285.2和3 204 km2，耕地面積減少了3 984.5km2。退耕還林還草工程有效遏制了因人類活動(dòng)而導(dǎo)致的生態(tài)系統(tǒng)退化，有效提高了區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，保障了區(qū)域民生福祉能力。

(2)2000-2010年研究區(qū)產(chǎn)水量整體呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，退耕還林還草工程實(shí)施區(qū)域?qū)嶋H蒸發(fā)和降水的比值出現(xiàn)0.05～0.15的增加，說(shuō)明退耕還林還草引發(fā)的土地覆被變化使該區(qū)域植被耗水和蒸發(fā)強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，是該區(qū)域產(chǎn)水量減少的主要原因。退耕還林還草工程使延安市境內(nèi)總產(chǎn)水量減少了8.9×108m3，榆林市境內(nèi)總產(chǎn)水量減少了7.2×108m3。

(3)土地利用類型轉(zhuǎn)化產(chǎn)水效益中，退耕還林還草引起的土地利用類型變化致使研究區(qū)產(chǎn)水量整體減少了11 665.4×104m3，其中，耕地向林灌草的轉(zhuǎn)化導(dǎo)致研究區(qū)產(chǎn)水量減少最為明顯，共減少了11 254.2×104m3，占總減少量的96.5%。

(4)通過(guò)產(chǎn)水功能重要性分級(jí)和空間分區(qū)，高度重要區(qū)和極重要區(qū)的總面積為32 708.9 km2，所占面積比重為40.9%，主要分布在榆林市北部各流域、延安市中東部各流域和北洛河下游。加強(qiáng)該區(qū)域的保護(hù)力度，對(duì)推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，保障區(qū)域民生福祉具有重要意義。