耦合格局與過程的河岸植被緩沖帶水土保持功能調控研究.pdf

1、水土流失是我國乃至世界所面臨的嚴峻的生態(tài)環(huán)境問題，所造成的土地生產(chǎn)力下降、河流污染、生態(tài)失衡等問題嚴重影響著社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。植被是控制水土流失的有效措施，尤其是河岸緩沖帶植被，在攔截徑流、減少泥沙的河網(wǎng)輸入量、防止水土流失、凈化水體等方面發(fā)揮著重要作用。近年來，隨著工業(yè)化與城市化的發(fā)展，河岸植被緩沖帶遭受到不同程度的破壞，嚴重影響其水土保持功能的發(fā)揮。因此，本研究以北江干流10km 河岸植被緩沖帶為研究區(qū)域，運用反映景觀格局與水土

2、流失之間耦合關系的滲透性指數(shù)表征河岸植被緩沖帶景觀的水土保持功能，開展北江干流河岸植被緩沖帶水土保持功能調控研究。首先，在闡述滲透性指數(shù)的原理和功能的基礎上，通過尺度推繹分析滲透性指數(shù)的敏感性；其次，運用 USLE 模型驗證滲透性指數(shù)在北江河岸植被緩沖帶的適用性；再次，基于驗證結果，通過情景模擬，分析不同植被分布格局下滲透性指數(shù)的變化情況；最后，根據(jù)最優(yōu)植被格局和滲透性評價結果，基于植被和地形，對河岸植被緩沖帶水土流失嚴重的區(qū)域進行有效

3、調控。主要結論如下：
　?。?）DEM對分辨率的敏感性和對滲透性指數(shù)的影響低于植被蓋度，滲透性指數(shù)具有應用于北江河岸植被緩沖帶的潛力。對于DEM，隨分辨率的下降，海拔沒有明顯變化，平均坡度略有下降趨勢，隨 DEM 變化滲透性指數(shù)變化不明顯；對于植被蓋度，其平均值隨分辨率的下降發(fā)生了明顯的波動性變化，標準差持續(xù)上升，隨植被蓋度降低，滲透性指數(shù)從0.217增加至0.680。研究區(qū)1995、2000、2005、2010、2015年5期滲

4、透性指數(shù)的變化表明，滲透性指數(shù)變化明顯，具有應用于北江河岸植被緩沖帶的潛力。
　　（2）滲透性指數(shù)在北江河岸植被緩沖有一定的敏感性，可用于評價研究區(qū)的水土保持狀況。為了進一步驗證滲透性指數(shù)在北江河岸植被緩沖帶的適用性，本研究運用USLE 模型定量分析研究區(qū)的侵蝕模數(shù)，并與滲透性指數(shù)的評價結果進行相關性分析。結果顯示，5個時期的平均侵蝕模數(shù)分別為8109.79 t·hm-2·a-1、8339.9 t·hm-2·a-1、8756.19

5、t·hm-2·a-1、9397.42 t·hm-2·a-1、9818.31 t·hm-2·a-1，與滲透性指數(shù)呈現(xiàn)相似的變化趨勢，回歸分析顯示兩者呈現(xiàn)明顯的線線性關系（P=0.039），表明滲透性指數(shù)在北江河岸植被緩沖有一定的適用性，可以用于評價研究區(qū)的水土保持狀況。
　　（3）植被斑塊的分布方向和聚集程度對滲透性指數(shù)的影響顯著。通過情景模擬，對比分析同一坡面植被斑塊不同位置、方向、聚集程度以及鑲嵌方式等4類不同植被格局下的滲透性

6、指數(shù)變化情況。結果表明，對于植被分布位置，坡面頂部、中間和底部情景下，植被位于坡面底部時，滲透性指數(shù)值最小，水土保持功能最強；對于植被斑塊不同分布方向，植被斑塊水平分布、垂直分布和網(wǎng)格狀分布情景下，滲透性指數(shù)值分別為0.115、0.154和0.124，水平分布與網(wǎng)格分布效果差異不大，垂直分布時水土保持功能較弱；對于植被斑塊不同聚集程度，聚集格局時滲透性指數(shù)值為0.183，分散格局時值為0.161，分散格局狀況下植被水土保持能力比聚集格局

7、時強；對于植被斑塊的不同鑲嵌方式，疏散鑲嵌時滲透性指數(shù)值為0.418，緊密鑲嵌時滲透性指數(shù)值為0.440。對比不同模擬情景中滲透性指數(shù)的變化可知，植被斑塊的分布方向和聚集程度對指數(shù)的影響較為明顯。
　?。?）調控目標區(qū)域基于植被格局調控后，水土保持能力達到較高水平。北江干流河岸植被緩沖帶2015年的滲透性指數(shù)值為0.228，研究區(qū)整體水土保持功能處于中等水平，但其空間分異表明韶關、清遠、三水、四會、花都五個縣市的水土保持功能處于較

8、低水平（滲透性指數(shù)值分別為0.455、0.459、0.527、0.507、0.418），是調控的目標區(qū)域；針對目標區(qū)域植被分布情況，基于情景模擬中的優(yōu)勢分布格局，以構建利于河岸植被緩沖帶水土保持功能發(fā)揮的景觀結構、最優(yōu)化河岸植被緩沖帶的社會效益、生態(tài)效益為目標，進行植被分布方案設計，調控后滲透性指數(shù)值分別為0.19、0.20、0.14、0.17和0.12，與原來相比有所下降，水土保持能力達到較高水平。
　　總之，滲透性指數(shù)在北江河