鄱阳湖流域泥沙连通性时空变化及其驱动因素

摘要

【目的】分析泥沙连通性时空格局演变趋势，研究气候、地形及人类活动对泥沙连通性的影响，为解析南方低山丘陵区水沙过程和优化区域水土保持策略提供科学依据。【方法】以鄱阳湖流域为研究区，采用泥沙连通性指数模型（IC），结合XGboost-SHAP模型和地理探测器，分析2000—2020年流域不同坡度梯度下泥沙连通性的时空变化及其驱动因素。【结果】（1）2000—2020年鄱阳湖流域IC的均值为-9.24，整体表现出先下降后上升的变化趋势。54.49%的区域IC呈现上升趋势，其中12.92%的区域IC显著增加，主要分布于河谷、洪泛平原等平坦地区，相比之下，只有5.44%的区域显著降低。（2）研究期内，流域耕地和建设用地面积分别增加1 694.88和2 633.40 km²，林地面积减少3 866.52 km²。不同土地利用类型的IC差异显著（p<0.01），各土地利用类型IC大小顺序依次为水体<林地<灌木<草地<耕地<裸地<建设用地。（3）影响泥沙连通性因子的重要性排序为坡度（29.3%）、高程（23.8%）、降水（15.7%）、人类活动（12.3%）、温度（7.7%）、土壤湿度（7.4%）和潜在蒸散发（3.7%）。与单因素相比，因子间交互作用对IC的解释力呈现双因子或非线性增强效应，平原地区交互作用较弱（<20%），缓坡上与人类活动相关的交互作用较强，中等坡与陡坡地区降水和高程交互作用的解释力最高。【结论】鄱阳湖流域泥沙连通性呈现“谷高坡低”的分布特征。2000—2020年间，耕地和建设用地面积持续扩张导致中游和下游河谷以及湖泊附近洪泛平原的泥沙连通性显著增加，不同坡度梯度下泥沙连通性变化的主导因子与交互作用存在显著差异。研究强调，在气候变化和人类活动双重影响下，未来流域水土保持工作需针对不同地形实施精准化的管理策略，以应对区域泥沙连通性的复杂变化。

关键词

泥沙连通性 / 时空特征 / 鄱阳湖流域 / 土地利用 / 气候变化 / 驱动因素

基金资助

国家重点研发计划课题（2022YFF1303004）; 国家自然科学基金项目（32301669）