黄河下游背河洼地区土地变化的历史过程及主要驱动力

The low-lying land is hanging on both sides of the Yellow River. The unique landform types mainly refer to the back side of the river along the Yellow River dam into a low-lying zonal distribution. Taking Huayuankou-Dongbatou as the Yellow River irrigation area examples, according to the soil texture characteristics, this paper analyzed the sediment characteristics of the sedimentary facies of the Yellow River main channel, the sediment combination of the ancient river (channel) and the sediment characteristics of rivers burst at the sediment profile, and judged the soil surface material structure and composition in the area of low-lying land to obtain the river main channel and the ages of the Yellow River burst location, producing a pale environmental land changes map, which is the geography theoretical support to restore the ancient environment of the Yellow River Basin. This paper adopted the modern soil chemical analysis and soil dynamic monitoring technology, and comprehensive soil physical and chemical analysis methods to analyze the unique Tuo Tian ecosystem in the low-lying land outside of river channel, used scientific transformation of agriculture technologies, such as feeding crabs in paddy field, fisheries reforming alkali and lotus root planting, to interpret the unique nature of the Tuo Tian ecosystem. And the area of low-lying land outside of river channel have the habitat characteristics of wet and dry transition “Quasi-Wetlands”, and this characteristics was concluded. Collected the land use information of the area of low-lying land outside of river channel, established the index system of many factors affecting the quality of land in the area of low-lying land, identified the main driving force of land use change factors in the area of low-lying land outside of river channel, with social investigation and economic statistical methods, the correct understanding of the key ecological and socio-economic value and its sustainable development approach are put forward. Thus for efficient use for the Huang-Huai Plain, maintain the national food security to find a reasonable path, providing a practical decision-making program.

背河洼地是黄河下游独特的地貌类型，主要指黄河大堤背河侧沿堤成带状分布的洼地。历史时期黄河下游地区河道的淤积及决口改道的发生对该区域内人口的变化、耕作方式的改变及其对植被破坏都有不同程度的影响。其改造与利用，是沿黄地区一个比较重要和复杂的问题，是发展该地区农业生产的关键，直接关系着下游两岸数百万农民的生计。本项目以黄河下游花园口—东坝头段典型的背河洼地区为研究区，通过对1855年黄河决口改道至今，背河洼地的地貌识别、表层质地采样、历史文献研究等，应用现代虚拟地理环境技术，反演黄河主流、决口流路（古河道）、漫溢泛区的泥沙沉积特征，尝试建立黄河决口地及其周边的地貌沉积标准特征，构建背河洼地的土地变化历史图谱。在此基础上，依照土壤理化分析和动态监测技术，分析其独有的土地利用方式、主要驱动力、高效土壤改良途径及其“准湿地”的生境特征，为研究下游悬河段土地利用变化和农业生产提供新方法和系统的理论支撑。

黄河下游是我国经济发展、粮食种植和农业生产的重要地区，土地变化对该地区经济、环境和生态产生重要影响。本项目以黄河下游背河洼地区为研究区，通过地貌识别、表层质地采样、历史文献研究等视角，依据现代虚拟地理环境技术，建立了黄河下游背河洼地区土地变化的历史过程，在对1990-2018年黄河下游背河洼地区（开封段）土地变化的历史过程研究的基础上，分别从生态安全、土地资源承载力评价、土地利用变化的碳排放测算与模拟、土壤质量分析、土地利用变化的时空特征及驱动机制分析等角度进行系统研究。研究表明：（1）1990-2016年，黄河下游背河洼地区不同时间段内不同服务类型的生态系统服务收益空间分布格局不同，提出了生态安全功能五级分区更有利于提升区域整体生态安全程度，实现区域又好又快发展，促进区域可持续发展。（2）研究区东部的兰考县土地承载力状况整体处于不断恶化的状态，区域所面临的生态压力较大，土地系统处于不安全状态，分别从政策、管理、技术三个层面针对发展中存在的问题提出了解决路径。（3）研究区土地利用碳排放总量和强度均呈现逐年上升的趋势，而建设用地扩张是导致其增加的主要原因。研究模拟了在未来2020-2040年间，其碳排放量将随着耕地质量的提升和能源结构的转变而呈逐渐下降的趋势。（4）研究区土壤重金属含量与背景值相比总体超标率不高，仅Cd元素的污染平均值含量超标，各元素拟合模型有指数模型、球状模型和高斯模型，并通过检验各元素的空间相关性及主成分分析方法得到Zn、Pb、Cd、Hg受人为因素影响较大，Cu、Cr、Ni、As受自然因素影响较大。（5）研究区土地利用格局变化明显，以耕地为主，建设用地次之。通过GWR模型分析得到地区总人口和距区域中心距离对研究区的耕地变化影响最大，提出人类活动仍是耕地变化的主导因素，在后续土地整治过程中，应将侧重提升耕地质量，达到优化布局、提高产能的效果。本项目可为研究黄河下游背河洼地区土地利用变化和农业生产提供新的发展方向及理论支撑。