生態(tài)公益林水土保持生態(tài)效益遙感測定研究.pdf

1、龍巖市長汀縣是福建省紅壤地區(qū)水土流失現(xiàn)象最嚴重地區(qū)之一,我省對長汀縣的水土流失治理工作投入了大量的人力物力財力,取得了顯著的成效。生態(tài)公益林的管護和營造在水土保持工作中具有重要的地位,如何測定生態(tài)公益林水土保持生態(tài)效益對提出更好的森林經(jīng)營管理措施具有重要意義。本文在RS、GIS和GPS的技術支持下,結合研究區(qū)域實際情況構建生態(tài)公益林水土保持生態(tài)效益評價指標體系和效益評價模型,利用森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)和降雨、林內(nèi)地表草本等實測數(shù)據(jù)和從遙感

2、影像中提取的評價體系各指標信息實現(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)差異分析驗證反演結果合理性,表明研究結果符合理論和實際情況,能準確有效地反映區(qū)域水土流失強度和評價林分水土保持生態(tài)效益,主要成果有:
　　(1)構建生態(tài)公益林水土保持生態(tài)效益評價指標體系和效益評價模型:依據(jù)評價指標選取原則,結合研究區(qū)域情況、文獻頻數(shù)法和專家建議,從植被、土壤、地形和氣候四個方面著

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個指標構建評價指標體系,采用層次分析法和專家評分法確定各指標權重和得分,構建水土保持生態(tài)效益評價模型: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(其中各指標值即為專家評分值

4、);
　　(2)基于遙感技術實現(xiàn)了各評價指標的遙感信息反演: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)相關學科理論知識,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系,從而實現(xiàn)各評價指標的遙感信息反演,其中:
　?、俨荼径鄻有灾笖?shù):通過不同森林類型的實測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、、坡度四個因子建立多元回歸方程,基于3S技術實現(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;抽取實測草本多樣性指數(shù)樣本驗證估測方程,估測精度為分別為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,構建各森林類型多元線性回歸估測模型,復相關系數(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),通過抽取實測樣本點進行驗證,估測模型精度分別為0.81、0.91、0.87、0.92;基于3S技術反演生態(tài)公益林不同森林類型的林分蓄積量,結果顯示針闊混交林>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,長汀生態(tài)公益林林分蓄積估測結果為2.63m3/畝,符合2004年長汀生態(tài)公益林林分蓄積量調(diào)查結果。
　　(3)實現(xiàn)了生態(tài)公益林水土保持生態(tài)效益

9、指數(shù)遙感測定:
　?、倮眠b感提取各指標信息,依據(jù)水土保持生態(tài)效益評價模型,實現(xiàn)生態(tài)公益林水土保持生態(tài)效益遙感反演;依據(jù)375個樣本點水土保持生態(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對應的效益指數(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相對應的四個級別: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個樣本點驗證效益指數(shù)分

10、級合理性,精度為87.5％,結果顯示生態(tài)公益林各效益級別面積比例分別為55.72%、29.30%、9.62%、5.36%;
　?、谕瑫r將生態(tài)公益林和商品林針闊混交林(馬尾松:闊葉樹=5:5)不同齡組的水土保持生態(tài)效益進行對比分析,統(tǒng)計結果顯示生態(tài)公益林針闊混交林(馬尾松:闊葉樹=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=5:5)高4%,且商品林中效益等級為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^統(tǒng)計分析生態(tài)公益林不同森林類型的效益等級面積,結果顯示長汀縣生態(tài)公益林整體林分生長狀況良好,水土保持效益等級為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、為效益等級為2的林分占29.30%;
　?、芙y(tǒng)計各森林類型的水土保持生態(tài)效益指數(shù)平均值,結果顯示長汀縣生態(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為針闊混交林、闊葉純林、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;對不同森林類型的水土保持效益指數(shù)級別的林分面積進行統(tǒng)計,分析結果可以得到,針闊混交林的水土保持生態(tài)效