生態(tài)公益林水土保持生態(tài)效益遙感測(cè)定研究.pdf

1、龍巖市長(zhǎng)汀縣是福建省紅壤地區(qū)水土流失現(xiàn)象最嚴(yán)重地區(qū)之一,我省對(duì)長(zhǎng)汀縣的水土流失治理工作投入了大量的人力物力財(cái)力,取得了顯著的成效。生態(tài)公益林的管護(hù)和營(yíng)造在水土保持工作中具有重要的地位,如何測(cè)定生態(tài)公益林水土保持生態(tài)效益對(duì)提出更好的森林經(jīng)營(yíng)管理措施具有重要意義。本文在RS、GIS和GPS的技術(shù)支持下,結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H情況構(gòu)建生態(tài)公益林水土保持生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和效益評(píng)價(jià)模型,利用森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)和降雨、林內(nèi)地表草本等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和從遙感

2、影像中提取的評(píng)價(jià)體系各指標(biāo)信息實(shí)現(xiàn)了研究區(qū)域水土保持生態(tài)效益指數(shù)的遙感反演,并通過(guò)區(qū)域水土流失量、生態(tài)公益林和商品林水土保持生態(tài)效益指數(shù)差異分析驗(yàn)證反演結(jié)果合理性,表明研究結(jié)果符合理論和實(shí)際情況,能準(zhǔn)確有效地反映區(qū)域水土流失強(qiáng)度和評(píng)價(jià)林分水土保持生態(tài)效益,主要成果有:
　　(1)構(gòu)建生態(tài)公益林水土保持生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和效益評(píng)價(jià)模型:依據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)選取原則,結(jié)合研究區(qū)域情況、文獻(xiàn)頻數(shù)法和專家建議,從植被、土壤、地形和氣候四個(gè)方面著

3、手,選取植被蓋度、草本多樣性指數(shù)、林分蓄積量、土層厚度、腐殖質(zhì)層厚度、坡度、海拔、坡位、降雨量9個(gè)指標(biāo)構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,采用層次分析法和專家評(píng)分法確定各指標(biāo)權(quán)重和得分,構(gòu)建水土保持生態(tài)效益評(píng)價(jià)模型:Z=0.0180×海拔+0.018×坡位+0.0892×降雨量+0.0375×土層厚度+0.0438×腐殖質(zhì)層厚度+0.0699×坡度+0.1374×草本多樣性指數(shù)+0.2276×植被蓋度+0.3586×林分蓄積量(其中各指標(biāo)值即為專家評(píng)分值

4、);
　　(2)基于遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)了各評(píng)價(jià)指標(biāo)的遙感信息反演:將研究區(qū)域生態(tài)公益林分為闊葉純林、杉木純林、馬尾松人工純林、馬尾松天然純林、針闊混交林五種森林類型,依據(jù)相關(guān)學(xué)科理論知識(shí),分析了不同森林類型草本多樣性、植被蓋度和林分蓄積量與地形、NDVI、波段灰度值及其波段組合等因子之間的關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的遙感信息反演,其中:
　　①草本多樣性指數(shù):通過(guò)不同森林類型的實(shí)測(cè)林分草本多樣性指數(shù)與植被蓋度、土層厚度、腐殖質(zhì)層厚度

5、、坡度四個(gè)因子建立多元回歸方程,基于3S技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同森林類型草本多樣性指數(shù)遙感反演,各森林類型草本多樣指數(shù)估測(cè)模型分別為:闊葉純林(Yck=0.192+0.0072×植被蓋度-0.004×坡度-0.017×腐殖質(zhì)層厚度+0.007×土層厚度)、杉木純林(Ysm=-0.204+0.0014×植被蓋度-0.003×坡度+0.006×腐殖質(zhì)層+0.011×土層厚度)、馬尾松人工林(Ymwsrg=0.044-0.0003×植被蓋度-0.004×

6、坡度+0.001×腐殖質(zhì)層厚度+0.010×土層厚度)、馬尾松天然林(Ymwstr=0.149+0.0004×植被蓋度+0.001×坡度+0.009×腐殖質(zhì)層厚度+0.005×土層厚度)、針闊混交林(Yzk=0.026+0.0001×植被蓋度+0.028×坡度+0.011×腐殖質(zhì)層厚度-0.002×土層厚度),結(jié)果由大到小為闊葉純林>針闊混交林>馬尾松人工林>杉木純林>馬尾松天然林,區(qū)域生態(tài)公益林草本多樣性指數(shù)平均值分別為1.029、0

7、.90、0.738、0.676、0.563;抽取實(shí)測(cè)草本多樣性指數(shù)樣本驗(yàn)證估測(cè)方程,估測(cè)精度為分別為0.78、0.811、0.836、0.833、0.848,符合研究要求。
　?、诹址中罘e量:以遙感影像波段灰度值及其波段之間線性、非線性組合和林分立地條件因子為自變量,林分蓄積量為因變量,構(gòu)建各森林類型多元線性回歸估測(cè)模型,復(fù)相關(guān)系數(shù)R分別為闊葉純林(0.801)、杉木純林(0.92)、馬尾松純林(0.935)、針闊混交林(0.99

8、5),通過(guò)抽取實(shí)測(cè)樣本點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證,估測(cè)模型精度分別為0.81、0.91、0.87、0.92;基于3S技術(shù)反演生態(tài)公益林不同森林類型的林分蓄積量,結(jié)果顯示針闊混交林>闊葉純林>杉木純林>馬尾松純林,林分蓄積量平均值(單位:m3/畝)分別為3.53、2.287、2.63、1.785、1.292,長(zhǎng)汀生態(tài)公益林林分蓄積估測(cè)結(jié)果為2.63m3/畝,符合2004年長(zhǎng)汀生態(tài)公益林林分蓄積量調(diào)查結(jié)果。
　　(3)實(shí)現(xiàn)了生態(tài)公益林水土保持生態(tài)效益

9、指數(shù)遙感測(cè)定:
　　①利用遙感提取各指標(biāo)信息,依據(jù)水土保持生態(tài)效益評(píng)價(jià)模型,實(shí)現(xiàn)生態(tài)公益林水土保持生態(tài)效益遙感反演;依據(jù)375個(gè)樣本點(diǎn)水土保持生態(tài)效益指數(shù)值和水土流失量,分析判斷不同水土流失等級(jí)對(duì)應(yīng)的效益指數(shù)區(qū)間,將生態(tài)公益林水土保持生態(tài)效益指數(shù)分為與水土流失等級(jí)相對(duì)應(yīng)的四個(gè)級(jí)別:微度(1)、輕度(2)、中度(3)、中度以上(4),其效益指數(shù)區(qū)間分別為:≥10.5、8~10.5、4.8~8、<4.8,抽取56個(gè)樣本點(diǎn)驗(yàn)證效益指數(shù)分

10、級(jí)合理性,精度為87.5％,結(jié)果顯示生態(tài)公益林各效益級(jí)別面積比例分別為55.72%、29.30%、9.62%、5.36%;
　　②同時(shí)將生態(tài)公益林和商品林針闊混交林(馬尾松:闊葉樹(shù)=5:5)不同齡組的水土保持生態(tài)效益進(jìn)行對(duì)比分析,統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示生態(tài)公益林針闊混交林(馬尾松:闊葉樹(shù)=5:5)中效益指數(shù)為1和2的總面積比商品林針闊混交林(馬尾松:闊葉樹(shù)=5:5)高4%,且商品林中效益等級(jí)為4的占了5.47%,而生態(tài)公益林中只有1.14%

11、;從齡組上看,中齡林、近齡林、成熟林三種齡組中,效益等級(jí)為1的林分面積分別占了各齡組總面積的94.38%、96.52%、100%,商品林為78.82%、97.60%、95.13%,生態(tài)公益林效益指數(shù)均比商品林好,表明生態(tài)公益林水土保持效益較好;
　?、弁ㄟ^(guò)統(tǒng)計(jì)分析生態(tài)公益林不同森林類型的效益等級(jí)面積,結(jié)果顯示長(zhǎng)汀縣生態(tài)公益林整體林分生長(zhǎng)狀況良好,水土保持效益等級(jí)為1(水土流失微度)的林分面積占全部生態(tài)公益林面積的55.72%,其次

12、為效益等級(jí)為2的林分占29.30%;
　?、芙y(tǒng)計(jì)各森林類型的水土保持生態(tài)效益指數(shù)平均值,結(jié)果顯示長(zhǎng)汀縣生態(tài)公益林水土保持生態(tài)效益指數(shù)平均值為10.710,四種森林類型的水土保持生態(tài)效益指數(shù)平均值按大到小的順序?yàn)獒橀熁旖涣帧㈤熑~純林、杉木純林、馬尾松純林,水土保持生態(tài)效益平均值分別為12.054、10.706、9.890、9.111;對(duì)不同森林類型的水土保持效益指數(shù)級(jí)別的林分面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì),分析結(jié)果可以得到,針闊混交林的水土保持生態(tài)效