基于生物量的黃土丘陵溝壑區(qū)小流域生態(tài)恢復(fù)評價.pdf

1、灌草地上生物量是反映植被生長狀況的重要指標，是評價區(qū)域植被恢復(fù)情況的重要手段，植被恢復(fù)又是區(qū)域生態(tài)恢復(fù)狀況的直觀體現(xiàn)，以灌草地上生物量為基礎(chǔ)評價區(qū)域生態(tài)恢復(fù)情況是可行的。
　　本文以位于黃土丘陵溝壑區(qū)第二副區(qū)的彭陽縣不同生態(tài)分區(qū)8個典型小流域為研究區(qū)，以2005年、2014年兩期高分辨率遙感影像為數(shù)據(jù)，基于RS、GIS技術(shù)，在R軟件支持下，應(yīng)用GAM模型、空間分析等方法，利用灌草地上生物量評價小流域生態(tài)恢復(fù)情況。首先，通過目視解譯

2、2005年和2014年高分辨率遙感影像，獲取小流域兩年的土地利用一級分類現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，在ArcGIS平臺下，分析不同生態(tài)分區(qū)中小流域土地利用變化。其次，在ENVI軟件支持下，提取各小流域植被指數(shù)，將實地調(diào)研數(shù)據(jù)與歸一化植被指數(shù)(NDVI)進行回歸分析，建立灌草地上生物量估測模型，估算小流域灌草地上生物量，分析在土地利用變化下灌草地上生物量變化情況，得到不同生態(tài)分區(qū)中各小流域灌草地上生物量變化情況。最后，根據(jù)小流域自身地貌特征，利用ArcGI

3、S軟件地形分析，提取各小流域海拔、坡度、坡向等地形因子，在R軟件支持下，將地形因子與2014年實地調(diào)研得到灌草地上生物量構(gòu)建GAM模型，分析灌草地上生物量與地形之間的關(guān)系。利用ENVI軟件，制作灌草地上生物量空間分布圖，分析各小流域灌草地上生物量空間分布異同，并根據(jù)各小流域不同的生態(tài)恢復(fù)措施、水土保持治理方式，分析灌草地上生物量與生態(tài)恢復(fù)措施、土地利用類型間的關(guān)系。研究從土地利用變化角度入手，分析小流域植被覆蓋變化情況，利用NDVI估算

4、小流域灌草地上生物量，顯示其空間分布狀況，最后通過研究灌草地上生物量與地形因子、生態(tài)恢復(fù)措施之間的關(guān)系，評價小流域生態(tài)恢復(fù)狀況，為小流域植被恢復(fù)、水土保持治理、生態(tài)恢復(fù)提供支持。
　　研究主要結(jié)論如下:
　　(1)小流域土地利用變化方面，彭陽縣8個典型小流域土地利用變化明顯，耕地面積顯著減少，草地、林地面積增加。對于處在不同生態(tài)分區(qū)的小流域土地利用變化各有特點:位于北部丘陵溝壑水土流失治理區(qū)的安家川流域，溝道縱橫，傳統(tǒng)耕作模

5、式不僅效率低下，且易造成水土流失，通過實施退耕還林、坡改梯等生態(tài)恢復(fù)工程，耕地明顯減少，林地增幅最大。位于中西部臺地旱作農(nóng)業(yè)保護區(qū)中的王洼溝、高建堡、李家溝流域，此區(qū)域地勢相對平緩，草地面積增加的同時，根據(jù)區(qū)域特色，區(qū)域內(nèi)園地面積有所增加;李家溝流域治理更多采用灌草混交的模式，林地面積轉(zhuǎn)化為草地。位于南部河谷殘塬農(nóng)業(yè)耕作區(qū)羅堡子溝、后溝、茹河流域，受生態(tài)移民安置等方面影響，城鎮(zhèn)村及工礦用地面積有所增加，未利用地等其他土地面積顯著減少。位

6、于西南部森林水源涵養(yǎng)區(qū)的紅河流域，屬六盤山山區(qū)，水源充足，土壤含水量較高，更宜喬木等大型樹木生長，林地面積增加明顯。
　　(2)小流域灌草地上生物量變化方面，彭陽縣8個典型小流域灌草地上生物量顯著增加。其中，高建堡流域、王洼溝流域、羅堡子溝流域灌草地上生物量增加較為突出，增幅分別為48.87％、38.35％、28.19％;紅河流域、后溝流域灌草地上生物量增長幅度最小，增幅分別為7.49％、8.92％。說明10年間彭陽縣植被恢復(fù)整體

7、較好，4個生態(tài)分區(qū)植被覆蓋度均有增加。其中植被恢復(fù)程度最好的為中西部臺地旱作農(nóng)業(yè)保護區(qū)，在實施“88542”、水平階等整地措施下，植被生境得到有效保護;北部丘陵溝壑水土流失治理區(qū)因其自然環(huán)境相對惡劣，在生態(tài)恢復(fù)措施實施下，灌草地上生物量也有增長;南部河谷殘塬農(nóng)業(yè)耕作區(qū)、西南部森林水源涵養(yǎng)區(qū)灌草地上生物量增幅較小，但其土壤水分條件相對較好，植被覆蓋基礎(chǔ)較好，在生態(tài)恢復(fù)措施的實施下，植被生境得到進一步保護，灌草地上生物量同樣有所增加。

8、>　　(3)應(yīng)用高分辨率遙感影像，分別提取2005年、2014年4個不同生態(tài)分區(qū)的8個小流域提取歸一化植被指數(shù)(NDVI)。對兩期影像NDVI值通過建立回歸模型，探尋其函數(shù)關(guān)系，建立轉(zhuǎn)換方程SPOTNDVI=0.8983 ZY-3NDVI+0.0598(R2=0.805)，減小不同傳感器遙感影像由于定標參數(shù)不同產(chǎn)生的差異，為估算各小流域灌草地上生物量提供可靠數(shù)據(jù)。
　　(4)小流域灌草地上生物量與地形因子相關(guān)性明顯，地形因子影響灌

9、草地上生物量分布大小依次為坡向、海拔、坡度。海拔在1470～1620m、1750～1840m之間正東坡區(qū)域植被生物量分布較多，植被生長情況較好;海拔在1620～1750m之間的正南、正北坡，灌草地上生物量分布較少，植被生長狀況相對較差。這同時也反映出隨地形變化，植被生長所需的光、水、熱等要素也隨之變化，進一步影響植被生長。
　　(5)各小流域2014年灌草地上生物量均高于2005年，灌草地上生物量空間分布特點與小流域土地利用狀況聯(lián)