水文与水资源

宁夏小流域尺度水土资源耦合特征及影响因素

  • 徐建斌 , 1 ,
  • 曹小曙 , 2
展开
  • 1.山西财经大学资源环境学院,山西 太原 030006
  • 2.广州大学建筑与城市规划学院,广东 广州 510006
曹小曙(1970-),男,博士,教授,主要从事国土空间生态修复等相关研究. E-mail:

徐建斌(1991-),男,博士,副教授,主要从事生态经济、乡村地理相关研究. E-mail:

收稿日期: 2024-10-11

  修回日期: 2025-01-04

  网络出版日期: 2026-03-11

基金资助

国家自然科学基金(42201265)

教育部人文社会科学研究项目(22YJCZH200)

山西省基础研究计划(20210302123305)

Coupling characteristics and influencing factors of water and soil resources at the small watershed scale in Ningxia

  • Jianbin XU , 1 ,
  • Xiaoshu CAO , 2
Expand
  • 1. College of Resources and Environment, Shanxi University of Finance and Economics, Taiyuan 030006, Shanxi, China
  • 2. College of Architecture and Urban Planning, Guangzhou University, Guangzhou 510006, Guangdong, China

Received date: 2024-10-11

  Revised date: 2025-01-04

  Online published: 2026-03-11

摘要

水土资源的耦合协调对于小流域生态系统服务功能的可持续发展具有重要意义。以宁夏小流域为研究单元,采用耦合协调度模型对研究区水土资源耦合协调度进行测度,并采用多尺度地理加权回归模型探究了水土资源耦合协调度的影响因素及空间异质性。 结果表明:(1) 2005—2020年宁夏小流域水土资源耦合协调度从0.37上升到0.43,区域水土资源匹配程度从失调向协调方向发展。(2) 宁夏小流域水土资源耦合协调度呈现出南高北低的空间格局,且2000—2020年南部小流域水土资源耦合协调度的高值区向周边扩展。(3) 宁夏小流域的梯田面积占比、县域可达性和年平均降水量对水土资源耦合协调度会产生显著的正向影响,而年平均气温、植被覆盖度和侵蚀强度对小流域的水土资源耦合协调度会起到显著负向影响;相较于宁夏北部小流域,小流域梯田面积占比和年平均气温对宁夏南部小流域的水土资源耦合协调度影响较大,而县域可达性和年平均降水量对宁夏南部小流域水土资源耦合协调度影响较小。研究结果可为宁夏小流域尺度水土保持措施的科学规划提供参考。

本文引用格式

徐建斌 , 曹小曙 . 宁夏小流域尺度水土资源耦合特征及影响因素[J]. 干旱区地理, 2025 , 48(9) : 1531 -1540 . DOI: 10.12118/j.issn.1000-6060.2024.611

Abstract

The coupling coordination of water and soil resources is of great significance to the sustainable development of ecosystem services in small watersheds. Taking small watersheds of Ningxia, China as the research unit, this study employs the coupling coordination degree model to measure the coupling coordination degree of water-soil resources in the study area. Additionally, the multi-scale geographically weighted regression model is used to explore the influencing factors and spatial heterogeneity of the coupling coordination degree of water-soil resources. The results indicate that: (1) From 2005 to 2020, the coupling coordination degree of water-soil resources in small watersheds of Ningxia increased from 0.37 to 0.43, demonstrating a transition from imbalance to coordination in the regional water and soil resource matching degree. (2) The coupling coordination degree of water-soil resources in small watersheds of Ningxia exhibits a spatial pattern of being higher in the south and lower in the north. Furthermore, from 2000 to 2020, areas of water-soil resources having a coupling coordination degree of high value expanded outward in the southern small watersheds. (3) The proportion of terraced field area, county-level accessibility, and annual average precipitation exert a significant positive impact on the coupling coordination degree of water-soil resources, whereas annual average temperature, vegetation coverage, and erosion intensity have a significant negative impact. The proportion of terraced field area and annual average temperature exert a greater influence on the coupling coordination degree of water-soil resources in the southern small watersheds of Ningxia compared to northern ones, while county-level accessibility and annual average precipitation demonstrate a more significant impact on the same coupling coordination degree in the northern small watersheds of Ningxia than in the southern counterparts. The findings of this study provide a scientific reference for the planning of soil and water conservation measures at the small watershed scale in Ningxia.

水土资源既是全球资源系统中重要的基础性资源也是关键的生态环境要素,对于世界粮食安全、经济和社会的可持续发展起着重要的作用[1]。特别是进入21世纪以来,城镇化、工业化和全球化的快速推进,使得人类活动对于水资源和土地资源的需求激增[2]。人口增加和城镇化直接导致了土地资源开发强度增加,造成了区域水土资源的失衡,进而产生了一系列的环境问题,如水土流失、水土资源污染、水资源短缺等[3]
为了提升水土资源的利用效率,解决水土资源利用与人类经济社会发展之间的协调问题,开展区域水土资源的评估,探究水土资源的匹配情况具有重要的理论和现实意义[4]。水土资源的评估一直都是本领域的热点话题,目前相关的研究主要集中在水土资源承载力评估、资源安全和匹配关系等方面[5-9]。在水土资源的匹配性相关研究中,通常采用遥感手段和统计资料对水土资源进行评价,再利用单位面积耕地所拥有的水资源量进行测度,这种测算方法强调水土资源的匹配性且操作性较强,但是对区域水土资源之间的相互作用和协调性的关注有所欠缺[10]
生态敏感型地区的水土资源耦合情况一直是学界关注的话题,特别是中国西北干旱区、西南喀斯特地区和典型山地区[11-12];相关的研究通常以行政区划和栅格为尺度进行分析,这在一定程度上对自然地理单元进行了人为切割,不符合水土资源的生态系统本底实际。流域是典型的山水林田湖草有机生命体,小流域是一个包含自然、经济、社会因子的高层次、多因子、多干扰和多变量的开放式单元,是水土保持措施和工程研究的重要切入点[2,13]。同时,小流域是复合和开放的立体系统,其水土资源的丰富程度及匹配水平直接决定了区域发展的资源保障程度,水土资源耦合程度对于区域粮食生产和耕地的可持续利用也有着重要影响[12,14]
探究水土资源耦合协调发展的影响因素是优化水土保持措施布局和配置效率的重要依据。已有研究采用地理探测器[12]、空间自相关[2]和定性分析[15]等方法进行探究,此类方法在选取和筛选影响因素方面存在优势,但对于因素的空间异质性探究不足,在指导水土保持措施落地方面存在一定的局限性[16-18]。在影响因素探究方面,区域人类活动对水土资源的扰动,如建设用地面积、生活垃圾处理率和化肥施用等因素被认为对水土资源耦合起到重要作用;自然本底如降水量和土地资源总量等方面则起着主导作用[2]。此外,水土保持措施也对区域水土资源的耦合协调发展产生重要影响[19-20]。水土保持主要包括工程措施、林草措施和耕作措施等,均是重要的生态修复措施。水土保持措施的实施对于生态系统服务提升有着重要影响[21-25]。水保措施的生态效应重点探究了不同水土保持措施所产生的直接蓄水保土等作用,对于流域的水土资源耦合特征及其影响因素的探究较少。
总体来看,学者们对区域水土资源的生态承载力、水土资源匹配率等方面开展了系列研究,对于水土资源的耦合关系研究较少,鲜少有研究探讨水土资源耦合发展的影响因素;研究尺度方面,水土资源耦合相关研究多采用行政边界作为研究区划分依据,对小流域的水土资源耦合程度研究较少。因此,本文以宁夏1210个小流域作为基础研究单元,对2000—2020年小流域的水土资源耦合度进行分析;在此基础上,采用多尺度地理加权回归(MGWR)模型对宁夏小流域水土资源耦合发展的影响因素进行探究,以期为宁夏不同国土空间针对性地制定水土保持措施和进行水土资源调控提供重要参考。

1 数据与方法

1.1 研究区概况

宁夏(35°14′~39°23′N,104°17′~107°39′E)地处黄河上游,下辖5个地级市22个县(市、区),地形呈西南向东北倾斜的格局(图1a),面积6.64×104 km2,第七次人口普查常住人口为7.20×106人。宁夏位于北方农牧交错生态脆弱区,气候干旱,水资源短缺,土壤结构疏松,植被覆盖度较低,易受风蚀、水蚀和人类活动的综合影响,根据《宁夏回族自治区2023年水土保持公报》将宁夏全域划分为7大水土保持分区(图1b)。宁夏水土流失面积占总面积的23.7%,全区生态环境敏感脆弱,有40.23%的区域属于中度以上生态脆弱区,荒漠化、盐渍化、水土流失等生态问题长期困扰宁夏经济社会发展[26]
图1 研究区小流域及水土保持区划

注:基于自然资源部标准地图服务网站审图号为GS(2019)3333号的标准地图制作,底图边界无修改。下同。

Fig. 1 Small watersheds and soil and water conservation zoning in the study area

1.2 数据来源

本研究在计算小流域水土资源耦合协调度时主要用到了2000、2005、2010年和2020年的土地利用数据和气象数据,在探究小流域水土资源耦合协调度影响因素时以2020年为基准,采用了水土保持措施数据、流域社会经济数据和自然地理环境数据,主要指标及数据来源见表1
表1 数据来源

Tab. 1 Data sources

数据
类别
指标 数据来源
土地利
用数据
人均耕地面积/km2·人-1 武汉大学中国土地利用/土地覆被数据(https://doi.org/10.5281/zenodo.5210928
耕地面积比例/% 武汉大学中国土地利用/土地覆被数据(https://doi.org/10.5281/zenodo.5210928
人均建设用地面积
/km2·人-1
武汉大学中国土地利用/土地覆被数据(https://doi.org/10.5281/zenodo.5210928
水土保持措施数据 淤地坝密度/座·km-2 宁夏回族自治区水利厅
梯田面积占比/% 宁夏回族自治区水利厅
生物措施面积占比/% 宁夏回族自治区水利厅
流域社会经济数据 流域人口/人 世界人口统计数据和研究开放数据库(https://www.worldpop.org/
流域经济/104 中国科学院资源环境科学数据平台(https://www.resdc.cn/DOI/DOI.aspx?DOIID=33
县域可达性/min ArcGIS软件结合高德地图API获取
流域自然环境数据 地形起伏度/(°) 全球变化科学研究数据出版系统(https://geodoi.ac.cn/WebCn/doi.aspx?Id=887
平均海拔高度/m 地理空间数据云平台(http://www.gscloud.cn/sources/accessdata/310?pid=302
年平均气温/℃ 中国科学院资源环境科学数据平台(https://www.resdc.cn/DOI/DOI.aspx?DOIID=96
年平均降水量/mm 中国科学院资源环境科学数据平台(https://www.resdc.cn/DOI/DOI.aspx?DOIID=96
植被覆盖度/% 国家青藏高原科学数据中心(https://www.tpdc.ac.cn/zh-hans/data/f3bae344-9d4b-4df6-82a0-81499c0f90f7
侵蚀强度/t·km-2·a-1 国家青藏高原科学数据中心(https://data.tpdc.ac.cn/en/data/f4593a2d-cd26-45f4-b699-73712eb2d1f3

1.3 研究方法

1.3.1 耦合协调度模型

本研究采用耦合协调度模型对宁夏小流域水土资源系统的耦合协调度进行测算。耦合协调度模型的基本形式如下所示[27-31]
C = 2 × f ( H ) × g ( N ) / f ( H ) + g ( N ) 2 1 / 2
T = α f H + β g ( N )
D = C × T
式中:D为小流域水土资源的耦合协调度,取值范围为0~1; T为水土资源系统的协调度; C为水土资源系统的耦合度; f H为水资源子系统指数; g ( N )为土地资源子系统指数; α β分别为水资源与土地资源系统的权重指数, α=1/2,β=1/2。参考已有研究[30],将耦合协调度划分为10个等级(表2)。
表2 水土资源耦合协调度等级划分

Tab. 2 Coupling coordination grades of water-soil resources

耦合协调度 协调类型 耦合协调度 协调类型
[0.0, 0.1) 极度失调 [0.5, 0.6) 勉强协调
[0.1, 0.2) 严重失调 [0.6, 0.7) 初级协调
[0.2, 0.3) 中度失调 [0.7, 0.8) 中级协调
[0.3, 0.4) 轻度失调 [0.8, 0.9) 良好协调
[0.4, 0.5) 濒临失调 [0.9, 1.0] 优质协调
由于官方部门发布的水资源数据为县域或者流域尺度,本文研究尺度为小流域,故采用小流域水资源相关数据对县域水资源数据进行分解。具体如下:首先,采用宁夏小流域矢量边界数据提取流域内的河网密度、年平均降水量和水域面积比例,在对变量进行标准化处理的基础上,进行加权求和,得到小流域水资源丰富度指数,再采用官方发布的县域尺度水资源数量进行加权分解,得到不同小流域水资源指数;其次,采用小流域边界提取流域的耕地面积、建设用地面积和人口数量,计算得到不同流域的耕地面积比例、人均建设用地面积和人均耕地面积,在进行标准化和加权求和的基础上,计算得到小流域的土地资源指数;最后,以此为基础计算小流域的水土资源耦合协调度。

1.3.2 热点分析方法

本研究采用空间自相关分析方法对宁夏小流域水土资源耦合协调度进行热点分析,以探究不同小流域水土资源耦合协调度在空间分布上是否呈现出集聚或者随机状态。空间自相关分析是一种空间统计方法,可以通过该方法揭示空间变量区域结构形态。空间自相关通过全局莫兰指数指代地理要素的空间集聚或分散程度,数值介于[-1, 1]。采用ArcGIS软件中的热点分析功能,对数据集中的每一个要素计算Getis-Ord Gi*统计量,并结合热点分析中计算结果返回的Z得分和P值,判断要素的集聚程度。对于具有显著统计学意义的正值Z得分,Z得分越高,高值(热点)的聚类就越紧密;对于具有显著统计学意义的负值Z得分,Z得分越低,低值(冷点)的聚类就越紧密[26]

1.3.3 MGWR模型

本研究采用MGWR模型对宁夏小流域水土资源的耦合度的影响因素及其空间异质性进行探究。MGWR模型在传统的地理加权回归的基础上,允许在每个空间位置使用不同的回归模型,回归系数在该区域平滑变化,意味着随着研究区的不同,解释变量对因变量的影响存在空间异质性,这对于因地制宜地制定水土保持策略有重要意义[18]

2 结果与分析

2.1 宁夏小流域水土资源耦合协调度时空特征

宁夏小流域水土资源耦合协调度呈现出先下降后缓慢上升的趋势(图2),其中,在2000—2005年呈现出下降趋势,在2005—2020年呈现出波动上升趋势。宁夏小流域的耦合协调度从2005年的0.37上升到2020年的0.43,表明区域的水土资源耦合水平从中度失调向濒临失调方向转变,这表明小流域尺度内的水土资源匹配程度整体向好发展。
图2 宁夏小流域水土资源耦合协调度变化趋势

注:1.5IQR表示1.5倍的四分位距;25%~75%表示数据分布中第1四分位数到第3四分位数。

Fig. 2 Change trends of the coupling coordination degrees of water-soil resources in small watersheds of Ningxia

基于耦合协调度计算结果,绘制宁夏小流域水土资源耦合协调度分布图(图3),结果显示,小流域水土资源耦合协调度呈现显著的地域分异特征:南部的黄土丘陵区(Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ区)和六盘山区(Ⅳ区)普遍达到中度及以上协调水平,而北部的贺兰山区(Ⅰ区)及中部的丘陵台地干草原区(Ⅲ区)则处于失调及以下水平。为验证小流域水土资源耦合协调度是否存在显著的全局空间聚集或者离散模式,分别计算了各时间节点的全局莫兰指数。结果显示,2000、2010年和2020年小流域水土资源耦合协调度的全局莫兰指数分别为0.86、0.79和0.74,表明其空间分布呈现出显著的空间聚集模式,因此有必要采用热点分析计算其空间分布规律(图4)。
图3 宁夏小流域水土资源耦合协调度空间分布

Fig. 3 Spatial distributions of the coupling coordination degrees of water-soil resources in small watersheds of Ningxia

图4 宁夏小流域水土资源耦合协调度热点分析

Fig. 4 Hotspot analysis of the coupling coordination degrees of water-soil resources in small watersheds of Ningxia

宁夏小流域水土资源耦合协调度在空间上呈现出显著的热点区域和冷点区域,热点区域主要分布在南部的黄土丘陵区(Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ区)、六盘山区(Ⅳ区)和北部的银川平原区(Ⅱ区);冷点区域则主要分布在北部的贺兰山区(Ⅰ区)和中部的丘陵台地干草原区(Ⅲ区)。从热点区域的变化趋势来看,在95%置信水平下,热点区呈现出北向扩展态势,表明宁夏北部的银川平原区(Ⅱ区)的小流域水土资源匹配程度持续优化;冷点区则经历了连片式分布向破碎化分布的转变,反映北部的贺兰山区(Ⅰ区)与中部的丘陵台地干草原区(Ⅲ区)小流域的水土资源失调状态正逐步向协调转化。

2.2 小流域水土资源耦合协调度的影响因素分析

2.2.1 水土资源耦合协调度影响因素探究

上述结果表明,2000—2020年宁夏小流域水土资源耦合协调发展呈现出一定的向好发展趋势,同时空间自相关检验也表明水土资源的耦合协调度呈现出空间集聚性,因此,可以进一步采用MGWR模型对水土资源耦合协调度的影响因素及其空间异质性进行探究。
采用ArcGIS中的探索性回归工具以2020年小流域水土资源耦合协调度作为因变量,对不同的自然和人文地理因素进行筛选,寻求最优模型。基于探索性回归模型,筛选出12个小流域水土资源耦合协调度的影响因素进入MGWR模型中,模型拟合优度(R2)达到0.85,表明模型能够解释小流域水土资源耦合协调度85%的变异,对数据的拟合效果较好。此时模型包含的变量分别为:淤地坝密度、梯田面积占比、生物措施面积占比、流域人口、流域经济、县域可达性、地形起伏度、平均海拔高度、年平均气温、年平均降水量、植被覆盖度、侵蚀强度。运用Pearson相关系数分析方法将2020年小流域水土资源耦合协调度与筛选出的影响因子进行相关性分析(图5)。
图5 宁夏小流域水土资源耦合协调度与影响因素的相关性分析

注:X1为淤地坝密度;X2为梯田面积占比;X3为生物措施面积占比;X4为流域人口;X5为流域经济;X6为县域可达性;X7为地形起伏度;X8为平均海拔高度;X9为年平均气温;X10为年平均降水量;X11为植被覆盖度;X12为侵蚀强度;D2020为2020年小流域水土资源耦合协调度。*、**、***分别表示在P<0.1、P<0.05、P<0.01水平下显著。

Fig. 5 Correlation analysis of the coupling coordination degrees of water-soil resources and its influencing factors in small watersheds of Ningxia

结果显示,2020年小流域水土资源耦合协调度与影响因素均呈现出显著的相关性(P<0.1)。具体来看,小流域的耦合协调度与淤地坝密度(X1,0.44)、梯田面积占比(X2,0.45)、流域人口(X4,0.63)、流域经济(X5,0.10)、平均海拔高度(X8,0.18)、年均降水量(X10,0.54)呈现出正相关趋势,与其他因素呈现出负相关趋势。表明了小流域的水土保持措施在一定程度上促进了水土资源的耦合协调发展。小流域经济社会发展水平越高,对于水土保持的投入就会相应增加,所以小流域的经济社会发展水平与耦合协调度呈现出显著正相关。由于宁夏南部的六盘山区(Ⅳ区)平均海拔与降水量均显著高于北部,同时该区域小流域的水土资源耦合协调程度较高,所以这些自然地理要素与水土资源耦合协调程度呈现出正相关的趋势。地形起伏度与小流域耦合协调度呈现出负相关,其相关系数为-0.19,表明小流域地形起伏越大,水土资源耦合协调度越低。县域可达性越高,则小流域水土资源耦合协调度越低,这可能与县域可达性较高的小流域主要位于宁夏北部,中南部县域可达性较低有关。

2.2.2 水土资源耦合协调度影响因素的空间异质性

将上述12个变量作为自变量,选择2020年小流域水土资源耦合协调度作为因变量,在ArcGIS Pro中采用MGWR模型,选择自适应带宽,搜索方式为黄金分割方式,模式选择为高斯模式,最优准则为修正赤池信息准则(AICc),经过模型计算,得到如下结果(表3)。方差膨胀因子均小于7.5,表明解释变量不存在冗余;从模型拟合优度(R2)来看,MGWR模型的R2达到0.928,其调整R2达到0.923,与普通最小二乘法(OLS)回归相比,由于采用了自适应带宽,所以MGWR模型的R2得到了显著的提升。基于MGWR模型结果,呈现出统计学显著的影响因素包括梯田面积占比、县域可达性、年平均气温、年平均降水量、植被覆盖度和侵蚀强度,基于此分别绘制MGWR回归系数分布图(图6)。
表3 水土资源耦合协调度的MGWR模型回归结果

Tab. 3 Regression results of MGWR model of the coupling coordination degrees of water-soil resources

变量 系数平均值 T统计量 P 方差膨胀因子
截距 0.931 17.167 0.000*** -
淤地坝密度 -0.033 -0.129 0.897 1.738
梯田面积占比 0.000 3.048 0.002** 1.698
生物措施面积占比 0.001 0.080 0.936 1.215
流域人口 0.001 -0.367 0.714 3.434
流域经济 -0.001 -1.189 0.235 3.593
县域可达性 0.004 -6.185 0.000*** 1.224
地形起伏度 0.001 2.987 0.200 2.171
平均海拔高度 -0.001 -4.633 0.106 5.106
年平均气温 -0.026 -5.266 0.000*** 4.355
年平均降水量 0.001 25.264 0.000*** 2.917
植被覆盖度 -0.008 -43.164 0.000*** 1.619
侵蚀强度 -0.074 -10.224 0.000*** 1.480

注:*、**、***分别表示在P<0.1、P<0.05、P<0.01水平下显著;MGWR为多尺度地理加权回归。

图6 宁夏小流域水土资源耦合协调度影响因素的空间异质性分析

Fig. 6 Spatial heterogeneity analysis of influencing factors on the coupling coordination degrees of water-soil resources in small watersheds of Ningxia

小流域的梯田面积占比对水土资源的耦合协调度的影响呈现出南高北低的格局,越往南其对小流域水土资源耦合协调度的影响越大(图6)。1949年以来,宁夏南部的黄土丘陵区(Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ区)水平梯田的建设在水土保持与粮食稳产方面发挥了巨大的生态和社会效益[32]。但需要注意的是梯田措施仅在宁夏南部山区的部分小流域呈现出显著性,在北部的小流域并未呈现出显著性,这与宁夏南部彭阳等县域一直持续实施的梯田建设工程有着重要关系[33]。小流域的县域可达性在宁夏全域对水土资源耦合协调度均呈现出显著的影响,其MGWR回归系数的高值区位于研究区的东北部小流域,这是由于县域可达性会间接影响耕地资源的开发和利用[34];宁夏北部的小流域县域可达性较好,各种人类活动对于水土流失的干预也较强,所以这些小流域的回归系数更高。
年平均气温对于小流域水土资源耦合协调度的影响呈现出南高北低的分布格局,但该变量对小流域水土资源耦合协调度呈现出负向影响。年平均降水量对小流域水土资源耦合协调度会产生正向影响,降水量对于耦合协调度的影响呈现出北高南低的分异格局,这与宁夏北部小流域整体的降水量较小,南部山区降水量较高有一定相关性[35]。植被覆盖度对于小流域水土资源耦合协调度影响的高值区集中在海原县和西吉县西部小流域,低值区集中在盐池县的中南部区域,其余小流域为过渡地带。侵蚀强度对小流域水土资源耦合协调度在宁夏全域均呈现出负向影响,高值区主要集中在同心县、盐池县等县域交界的小流域,低值区集中在北部的小流域。

3 讨论

对比已有研究,2000—2020年宁夏小流域水土资源耦合协调度整体变化呈现出波动上升趋势;与甘肃的河西地区和山西的汾河流域相关研究对比,各研究区均呈现出从不协调向协调的方向发展趋势;同时,影响因素中年均降水量是水土资源耦合的主要驱动因素之一,表明区域的自然本底对于水土资源耦合协调度影响突出[2,11]。此外,本研究中小流域的人口和经济与水土资源耦合协调度存在相关性,这与已有研究中认为宁夏人口、城镇化等因素对环境具有一定的胁迫结论一致[26]。鉴于流域尺度数据的可获性,文中选择了部分指标来探究水土资源耦合协调度的影响因素及其空间异质性,但政策和文化因素等都会对水土资源的耦合协调度产生差异化的直接或者间接影响,未来研究中会尝试将这部分内容纳入分析框架。

4 结论

(1) 2000—2020年,宁夏1210个小流域水土资源耦合协调度整体呈现出先下降后波动上升的趋势,小流域耦合协调度平均值从2005年的0.37上升到2020年的0.43。
(2) 宁夏小流域水土资源耦合协调度呈现出南高北低的空间分异规律,小流域水土资源耦合协调度的热点区域主要连片分布在南部小流域。2000—2020年,南部的水土资源耦合协调度高值区逐步向周边扩展,北部部分小流域水土资源耦合协调等级从勉强协调上升至初步协调等级。
(3) 小流域的梯田面积占比、县域可达性和年平均降水量对水土资源耦合协调度会产生显著的正向影响,而年平均气温、植被覆盖度和侵蚀强度会对小流域的水土资源耦合协调度会起到显著负向影响。相较于宁夏北部小流域,小流域梯田面积占比和年平均气温对宁夏南部小流域的水土资源耦合协调度影响较大,而县域可达性和年平均降水量对宁夏南部小流域水土资源耦合协调度影响较小。
[1]
刘彦随, 吴传钧. 中国水土资源态势与可持续食物安全[J]. 自然资源学报, 2002, 17(3): 270-275.

[Liu Yansui, Wu Chuanjun. Situation of land-water resources and analysis of sustainable food security in China[J]. Journal of Natural Resources, 2002, 17(3): 270-275.]

DOI

[2]
张恩月, 苏迎庆, 张云枫, 等. 汾河流域水土资源耦合协调格局及驱动因素[J]. 中国沙漠, 2023, 43(3): 169-177.

DOI

[Zhang Enyue, Su Yingqing, Zhang Yunfeng, et al. Coupling coordination pattern and driving factors of soil and water resources in Fenhe River Basin of China[J]. Journal of Desert Research, 2023, 43(3): 169-177.]

DOI

[3]
Cheng K, Fu Q, Chen X, et al. Adaptive allocation modeling for a complex system of regional water and land resources based on information entropy and its application[J]. Water Resources Management, 2015, 29(14): 4977-4993.

[4]
Ibarrola-rivas M J, Granados-ramírez R, Nonhebel S. Is the available cropland and water enough for food demand? A global perspective of the land-water-food nexus[J]. Advances in Water Resources, 2017, 110: 476-483.

[5]
刘彦随, 甘红, 张富刚. 中国东北地区农业水土资源匹配格局[J]. 地理学报, 2006, 61(8): 847-854.

[Liu Yansui, Gan Hong, Zhang Fugang. Analysis of the matching patterns of land and water resources in northeast China[J]. Acta Geographica Sinica, 2006, 61(8): 847-854.]

DOI

[6]
段春青, 刘昌明, 陈晓楠, 等. 区域水资源承载力概念及研究方法的探讨[J]. 地理学报, 2010, 65(1): 82-90.

[Duan Chunqing, Liu Changming, Chen Xiaonan, et al. Preliminary research on regional water resources carrying capacity conception and method[J]. Acta Geographica Sinica, 2010, 65(1): 82-90.]

DOI

[7]
马利邦, 田亚亚, 郭晓东, 等. 基于格网的河西绿洲乡村聚落时空演变及其与水土资源的空间耦合关系[J]. 自然资源学报, 2018, 33(5): 775-787.

DOI

[Ma Libang, Tian Yaya, Guo Xiaodong, et al. Spatial-temporal change of rural settlements and its spatial coupling relationship with water and soil resources based on grid in the Hexi oasis[J]. Journal of Natural Resources, 2018, 33(5): 775-787.]

DOI

[8]
Rodriguez R, Scanlon B R, King C W, et al. Biofuel-water-land nexus in the last agricultural frontier region of the Brazilian Cerrado[J]. Applied Energy, 2018, 231: 1330-1345.

[9]
张展羽, 司涵, 冯宝平, 等. 缺水灌区农业水土资源优化配置模型[J]. 水利学报, 2014, 45(4): 403-409.

[Zhang Zhanyu, Si Han, Feng Baoping, et al. An optimal model for agriculture water and soil resources configuration in water shortage irrigation area[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2014, 45(4): 403-409.]

[10]
Sawaya K E, Olmanson L G, Heinert N J, et al. Extending satellite remote sensing to local scales: Land and water resource monitoring using high-resolution imagery[J]. Remote Sensing of Environment, 2003, 88(1): 144-156.

[11]
王凌阁, 朱睿, 陈泽霞, 等. 甘肃河西地区 2000—2019 年水土资源耦合协调特征[J]. 中国沙漠, 2022, 42(2): 44-53.

DOI

[Wang Lingge, Zhu Rui, Chen Zexia, et al. Coupling effect of water-soil resources in Hexi area of Gansu, China in 2000—2019[J]. Journal of Desert Research, 2022, 42(2): 44-53.]

DOI

[12]
周鹏, 邓伟, 彭立, 等. 典型山地水土要素时空耦合特征及其成因[J]. 地理学报, 2019, 74(11): 2273-2287.

DOI

[Zhou Peng, Deng Wei, Peng Li, et al. Spatio-temporal coupling characteristic of water-land elements and its cause in typical mountains[J]. Acta Geographica Sinica, 2019, 74(11): 2273-2287.]

DOI

[13]
孙宝娣, 于德湖, 崔东旭. 流域生态系统服务和水土资源匹配研究进展[J]. 生态学报, 2023, 43(10): 4308-4318.

[Sun Baodi, Yu Dehu, Cui Dongxu. A review of ecosystem services and water-land matching for the river basin[J]. Acta Ecologica Sinica, 2023, 43(10): 4308-4318.]

[14]
封志明, 杨艳昭, 游珍, 等. 基于分县尺度的中国人口分布适宜度研究[J]. 地理学报, 2014, 69(6): 723-737.

DOI

[Feng Zhiming, Yang Yanzhao, You Zhen, et al. Research on the suitability of population distribution at the county level in China[J]. Acta Geographica Sinica, 2014, 69(6): 723-737.]

DOI

[15]
谭琨, 赵祖军, 赵筱青, 等. 喀斯特山区文山市水土资源利用变化特征及耦合研究[J]. 水土保持研究, 2021, 28(4): 324-332.

[Tan Kun, Zhao Zujun, Zhao Xiaoqing, et al. Utilization variation characteristics and coupling of water and land resources in Wenshan City of karst mountain area[J]. Researech of Soil and Water Conservation, 2021, 28(4): 324-332.]

[16]
Salvacion A R. Spatial pattern and determinants of village level poverty in Marinduque Island, Philippines[J]. GeoJournal, 2020, 85(1): 257-267.

[17]
Xu J B, Song J, Li B C, et al. Do settlements isolation and land use changes affect poverty? Evidence from a mountainous province of China[J]. Journal of Rural Studies, 2020, 76: 163-172.

[18]
Rong Y J, Li K, Guo J W, et al. Multi-scale spatio-temporal analysis of soil conservation service based on MGWR model: A case of Beijing-Tianjin-Hebei, China[J]. Ecological Indicators, 2022, 139: 108946, doi: 10.1016/j.ecolind.2022.108946.

[19]
Tu A G, Xie S H, Zheng H J, et al. Long-term effects of living grass mulching on soil and water conservation and fruit yield of citrus orchard in south China[J]. Agricultural Water Management, 2021, 252: 106897, doi: 10.1016/j.agwat.2021.106897.

[20]
Bagheri A, Teymouri A. Farmers’ intended and actual adoption of soil and water conservation practices[J]. Agricultural Water Management, 2022, 259: 107244, doi: 10.1016/j.agwat.2021.107244.

[21]
黄明, 张建军, 茹豪, 等. 晋西黄土区不同植被覆盖小流域的产流输沙特性[J]. 中国水土保持科学, 2012, 10(5): 16-23.

[Huang Ming, Zhang Jianjun, Ru Hao, et al. Characteristics of runoff and sediment in small watersheds under different vegetation cover in the Loess Plateau of western Shanxi Province[J]. Science of Soil and Water Conservation, 2012, 10(5): 16-23.]

[22]
卢炜丽, 张洪江, 杜士才, 等. 重庆四面山地区几种不同配置模式水土保持林生物多样性研究[J]. 山地学报, 2009, 27(3): 319-325.

[Lu Weili, Zhang Hongjiang, Du Shicai, et al. Studies on biodiversity in five different deposition models of soil and water conservation forest in Chongqing Simian Mountain[J]. Journal of Mountain Science, 2009, 27(3): 319-325.]

[23]
樊登星, 余新晓, 贾国栋, 等. 密云水库上游不同土地利用方式下的土壤侵蚀特征[J]. 水土保持通报, 2015, 35(1): 5-8.

[Fan Dengxing, Yu Xinxiao, Jia Guodong, et al. Characteristics of soil erosion under different landuse types in upper area of Miyun Reservoir[J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2015, 35(1): 5-8.]

[24]
饶良懿, 高磊, 彭芳. 水土保持生态效应评价: 内涵、尺度与方法[J]. 环境生态学, 2020, 2(6): 19-26.

[Rao Liangyi, Gao Lei, Peng Fang. Ecological effects assessment of soil and water conservation practices: Connotation, scales and methods[J]. Environmental Ecology, 2020, 2(6): 19-26.]

[25]
利辉, 刘铁军, 王少慧, 等. 2001—2021年内蒙古荒漠草原水分利用效率时空变化特征及影响因素研究[J]. 干旱区地理, 2024, 47(6): 993-1003.

DOI

[Li Hui, Liu Tiejun, Wang Shaohui, et al. Spatial and temporal variation of water use efficiency and its influencing factors in desert steppe of Inner Mongolia from 2001 to 2021[J]. Arid Land Geography, 2024, 47(6): 993-1003.]

DOI

[26]
马明德, 李俊杰, 薛晨皓. 宁夏区域发展对环境胁迫的时空演变及驱动机制分析[J]. 干旱区地理, 2024, 47(6): 1061-1072.

DOI

[Ma Mingde, Li Junjie, Xue Chenhao. Spatiotemporal evolution and driving mechanism of environmental stress of regional development in Ningxia Hui Autonomous Region[J]. Arid Land Geography, 2024, 47(6): 1061-1072.]

DOI

[27]
Bardram J E. Temporal coordination: On time and coordination of collaborative activities at a surgical department[J]. Computer Supported Cooperative Work, 2000, 9(2): 157-187.

[28]
丛晓男. 耦合度模型的形式、性质及在地理学中的若干误用[J]. 经济地理, 2019, 39(4): 18-25.

DOI

[Cong Xiaonan. Expression and mathematical property of coupling model, and its misuse in geographical science[J]. Economic Geography, 2019, 39(4): 18-25.]

DOI

[29]
贾路, 任宗萍, 李占斌, 等. 基于耦合协调度的大理河流域径流和输沙关系分析[J]. 农业工程学报, 2020, 36(11): 86-94.

[Jia Lu, Ren Zongping, Li Zhanbin, et al. Relationship between runoff and sediment load in Dali River Basin based on coupling coordination degree[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(11): 86-94.]

[30]
程飞飞, 李洪庆, 宋红艳, 等. 沿海城市陆海生态环境质量综合评价与耦合协调度[J]. 生态学报, 2024, 44(9): 3855-3867.

[Cheng Feifei, Li Hongqing, Song Hongyan, et al. Comprehensive evaluation and coupling coordination analysis of land and sea ecological environment quality in coastal cities[J]. Acta Ecologica Sinca, 2024, 44(9): 3855-3867.]

[31]
王冠孝, 王伟, 张娟娟. 乡村旅游与农村人居环境的耦合协调关系及障碍因子诊断——以山西省为例[J]. 干旱区地理, 2024, 47(1): 170-180.

DOI

[Wang Guanxiao, Wang Wei, Zhang Juanjuan. Coupling coordinative relationship and its obstacle factors between rural tourism and rural human settlement environment: A case of Shanxi Province[J]. Arid Land Geography, 2024, 47(1): 170-180.]

DOI

[32]
胡望舒, 洪辉, 周侃, 等. 黄土丘陵区水平梯田与农民收入的关系及原因——以宁夏回族自治区固原市为例[J]. 干旱区地理, 2013, 36(3): 536-544.

[Hu Wangshu, Hong Hui, Zhou Kan, et al. Relationship of level terrace and farmers’ income and its causes in Loess Hilly Region: A case study in Guyuan, Ningxia[J]. Arid Land Geography, 2013, 36(3): 536-544.]

[33]
晁永福. 彭阳县水土保持工程建设以奖代补试点成效与经验[J]. 中国水土保持, 2020, 40(5): 65-66.

[Chao Yongfu. The effectiveness and experience of the pilot project of rewarding instead of subsidizing in soil and water conservation engineering construction in Pengyang County[J]. Soil and Water Conservation in China, 2020, 40(5): 65-66.]

[34]
罗庆, 王冰冰, 樊新生, 等. 山区县人口分布的时空特征及主要影响因素分析——以河南省嵩县为例[J]. 地理科学进展, 2020, 39(7): 1073-1084.

DOI

[Luo Qing, Wang Bingbing, Fan Xinsheng, et al. Spatio-temporal change of population distribution and its influencing factors in a poor mountainous county: A case study of Song County, Henan Province[J]. Progress in Geography, 2020, 39(7): 1073-1084.]

DOI

[35]
赖承义, 左舒翟, 任引. 不同生态修复措施和环境因素对亚热带红壤区针叶纯林坡面水土保持功能的影响[J]. 生态学报, 2021, 41(12): 4913-4922.

[Lai Chengyi, Zuo Shuzhai, Ren Yin. Impacts of different ecological restoration measures and environmental factors on water and soil conservation of the slope in the pure coniferous forest of the subtropical red soil area[J]. Acta Ecologica Sinica, 2021, 41(12): 4913-4922.]

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