堵河流域水源涵養(yǎng)林有效LAI的時(shí)空變化及其持水效應(yīng)的研究.pdf

1、大型調(diào)水工程源頭的水質(zhì)水量保障已經(jīng)引起社會(huì)廣泛關(guān)注。此類工程周邊水源涵養(yǎng)林面積和結(jié)構(gòu)變化通過影響區(qū)域土地利用覆蓋變化影響著該區(qū)域的水質(zhì)水量問題。同時(shí)，水源涵養(yǎng)林通過冠層降雨截留，地被枯落物儲(chǔ)水和林地土壤水分運(yùn)移等具體方式參與區(qū)域降雨再分配過程，也是區(qū)域水文生態(tài)模型重要的輸入?yún)⒘俊?br>　　 本研究以南水北調(diào)中線工程丹江口水庫區(qū)域的重要來水源頭之一——堵河流域?yàn)檠芯繉ο螅撗芯繀^(qū)域位于湖北省竹山縣堵河至漢江匯流處，總面積3433km2

2、。在研究區(qū)域內(nèi)選取典型水源涵養(yǎng)林類型，選用Hemiview冠層分析儀在流域內(nèi)采集大量地面有效LAI數(shù)據(jù)。結(jié)合遙感數(shù)據(jù)建立在該區(qū)域內(nèi)估算LAI的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停⑦\(yùn)用此模型監(jiān)測了1990年至2010年該地區(qū)水源涵養(yǎng)林的動(dòng)態(tài)變化。建立區(qū)域水源涵養(yǎng)林冠層截留模型，估算了該區(qū)域水源涵養(yǎng)林冠層截留能力及空間分布特征。同時(shí)在馬尾松林、杉樹林、花櫟樹林、混交林四種典型林分內(nèi)采集地被枯落物樣本及土壤樣本:每種林分下，10m×10m的范圍內(nèi)，隨機(jī)采集20cm×

3、20cm的地被枯落物樣本10個(gè);100ml土壤環(huán)刀樣本5個(gè)，并研究地被枯落物持水和土壤層的貯水能力。主要結(jié)論如下:
　　 (1)利用經(jīng)典植被指數(shù)與地面LAI數(shù)據(jù)，建立了堵河流域水源涵養(yǎng)林的幾種估算有效葉面積指數(shù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀＝Y(jié)果表明以NDVI為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的冪函數(shù)模型的相關(guān)性最好(R2=0.63)。利用該經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?990年、1999年和2010年的TM圖像進(jìn)行估算，得出了堵河流域三年的葉面積指數(shù)圖像。對比分析表明:堵河流域水源涵養(yǎng)林

4、2010年有效LAI平均值為2.82;1999年平均值為2.08;1990年平均值為1.61，增長率分別為28.8％和35.6％。
　　 (2)以堵河流域LAI的估算模型為基礎(chǔ)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出了堵河流域的冠層的最大截留量。結(jié)果表明四種典型林分的冠層最大截留量依次為:杉樹林（0.84mm），混交林（0.83mm），花櫟樹林(0.80mm)，馬尾松林(0.71mm)。對整個(gè)流域的冠層截留統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，該流域的平均截留量為1.01

5、mm。結(jié)果顯示冠層截留鄖縣和張灣區(qū)明顯小于茅箭區(qū)、房縣和竹山縣。堵河流域的最大冠層截留量為2.62mm，平均截留量為1.01mm，標(biāo)準(zhǔn)差為0.31。
　　 (3)對1990年，1999年及2010年的堵河流域TM影像的解譯結(jié)果表明:1990年，1999年及2010年水源涵養(yǎng)林的面積分別為:2075km2，2461km2，2677km2;水源涵養(yǎng)林面積增加分別增加18.60％和8.76％。
　　 (4)地被枯落物持水方面，

6、通過對蓄積量，最大持水率，最大持水量等物理性質(zhì)的分析，得出以下結(jié)論:地被枯落物蓄積量上，混交林最大，為73.75t/ha，其次分別為馬尾松林(42.50t/ha)、花櫟樹林(35.00t/ha)、杉樹林(28.75t/ha);最大持水量與地被枯落物蓄積量、最大持水率及分解程度成正相關(guān)關(guān)系，從大到小依次為，混交林、杉樹林、馬尾松林、花櫟樹林;其中杉樹林的最大持水率最大，達(dá)到了155％，其次分別為馬尾松林150％、混交林96.30％、花櫟樹