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水土流失是我国各种生态问题的集中反映,又是导致生态进一步恶化以及贫困加剧的根源。我国南方红壤区总面积203万km2,占全国土地总面积的21%,是南方面积最大、水土流失最严重的区域,其局部地区曾一度成为我国的“红色沙漠”。近年来,随着水土保持部门和林业部门造林护林措施的落实,各省森林覆盖率均有明显增加,部分地区达50%以上,有的已超过70%,而与之对应的是,我国水土流失状况依然严重。这是由于林下土壤裸露程度高,仍会发生中度、甚至强度以上的水土流失。因此,选择较合理的植被指标,并对植被的恢复程度做出客观评估,对提高植被水土保持效益评价精度具有重要理论与现实意义。
本研究基于福建省长汀县河田镇12个土壤侵蚀试验小区2007年至2009年3年的降雨、径流、泥沙数据及各小区的植被叶面积指数(LAI)、植被覆盖度(VFC)资料,利用对比与统计分析等方法,研究了2种植被覆盖类型(纯马尾松林、马尾松林草)和不同覆盖度(80%、60%、45%、30%、15%、5%)的红壤水土流失特点,探讨了LAI与VFC定量表征水土流失关系的稳定性和可靠性,以及无明显侵蚀状态的植被指标。调查了草地、灌木林、针叶林、针阔叶混交林和阔叶林5种植被,并对全县遥感影像进行反演,评估长汀县植被状况。主要结论如下:
(1)与裸地比较,马尾松纯林对径流的减少作用不明显,但在一定程度上减少了土壤侵蚀量;马尾松林草覆盖可以有效地减少径流25%左右,减少土壤侵蚀90%以上,林草结合的植被覆盖结构具有更强的水土保持功能。因此,水土保持生物措施,更应注重植被的层次结构以及地表草覆盖的组合功能。
(2)对于相同的植被生长过程,LAI与VFC所反映出的年度变化特征存在差异,且峰值的出现和维持不同步。以LAI表征马尾松纯林和马尾松林草2种植被覆盖类型的土壤侵蚀模数,都能达到显著水平,而以VFC表征的土壤侵蚀模数,仅纯马尾松林覆盖类型达到了显著水平。因此,以植被结构指标LAI来表征土壤侵蚀模数,其关系将更为稳定和可靠。土壤侵蚀模数(f),草叶面积指数(x)、林叶面积指数(y)构成的三维模型为f=-3877.6x-2880.6y+4953.6。其中,无明显侵蚀状况(土壤侵蚀模数为500 t·km-2·a-1)的林与草叶面积指数之和最大值为1.5。
(3)基于长汀县植被(草地、灌木、针叶林、针阔叶混交林、阔叶林)的样区调查,本研究建立了叶面积指数与植被指数NDVI的单变量LAI估算模型及多变量LAI估算模型。比较两者精度后,选用多变量LAI估算模型进行评估。结果表明,长汀县中部地区叶面积指数值较低,全县约20%小于15°的红壤坡面存在林下水土流失现象,且主要分布在河田镇、策武乡、濯田镇、三洲乡及涂坊镇等地区,该区植被恢复程度约为50%。