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生态学报 2023年第10期43卷 4308-4318页

作者：孙宝娣于德湖崔东旭青岛理工大学青岛266033 山东建筑大学济南250101

生态系统服务精确评估和水土资源匹配状态,对统筹流域山水林田湖草一体化保护和修复,以及构建流域国土空间开发保护新格局具有深远影响。以生态系统服务与水土资源的响应关系为出发点,系统梳理了流域生态系统服务评估及水土资源匹配研... 详细信息

生态系统服务精确评估和水土资源匹配状态,对统筹流域山水林田湖草一体化保护和修复,以及构建流域国土空间开发保护新格局具有深远影响。以生态系统服务与水土资源的响应关系为出发点,系统梳理了流域生态系统服务评估及水土资源匹配研究现状。主要贡献包括:①筛选大尺度生态系统服务评估精确性方法及其优势阐述;②提出将信息熵理论与多目标优化相结合的水土资源匹配模型算法;③指出基于系统耦合协调理论进行流域生态系统服务与水土资源响应机理研究的必要性。研究以期阐明流域生态系统服务与水土资源的关联性及其响应机制,为最终实现流域“土地利用经济-生态效益最大、缺水总量最小”的过程目标导向和“生态系统服务效益最大”的结果目标导向,提供理论支撑和技术指导。

关键词：生态系统服务水土资源匹配尺度转换模型多目标优化系统耦合协调

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岷江上游森林生态系统水源涵养功能尺度转换的研究

岷江上游森林生态系统水源涵养功能尺度转换的研究

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作者：邓力濠电子科技大学

学位级别：硕士

森林的水源涵养功能一直是森林生态功能研究的热点。流域尺度森林水源涵养功能的评价多采用水文模型或者基于林地实测定量结果的外推。但水文模拟涉及复杂的生态水文过程,数据需求量大,模拟调参费时,并伴有模型不确定性问题。目前基于... 详细信息

森林的水源涵养功能一直是森林生态功能研究的热点。流域尺度森林水源涵养功能的评价多采用水文模型或者基于林地实测定量结果的外推。但水文模拟涉及复杂的生态水文过程,数据需求量大,模拟调参费时,并伴有模型不确定性问题。目前基于林地实测定量结果的外推多根据流域不同植被类型面积进行简单的外推计算。由于水文要素和生态环境要素具有高度的时空异质性,简单地将林地尺度水源涵养功能定量结果上推至流域尺度会造成严重偏差,无法反映流域真实的森林水源涵养功能。针对林地到流域尺度森林水源涵养功能尺度转换的难题,本研究以岷江上游杂谷脑流域为例,构建基于环境因子的林地-流域水源涵养功能转换模型,实现流域尺度水源涵养功能的快速评价和预测。首先通过建立30个标准样地,采集地被物和土壤样本,采用浸水法和环刀法实验测量地被物和土壤水源涵养参数,定量林地尺度森林地被物及土壤层水源涵养功能;其次通过相关性分析、回归分析和因子分析等手段筛选与地被物和土壤层水源涵养相关的环境因子;最后建立基于环境因子的森林地被物和土壤层水源涵养功能尺度转换模型,预测流域尺度森林水地被物和土壤水源涵养量空间分布。本研究将为岷江上游地区的水资源管理和森林恢复管理提供决策依据和参考。本研究主要结果如下:(1)流域植被调查结果表明,由于不同植被类型恢复演替阶段不同以及人类活动的影响,其林内植被组成和林下植被特征有明显差异。天然针叶林优势树种为岷江冷杉,平均林龄在90年以上,其树高、胸径和冠幅明显高于其他类型森林;人工天然针阔混交林优势树种为云杉、白桦等,主要分布于海拔2700m-3200m区域,林地郁闭度降低、质量和功能下降、植被组成相对退化。(2)在流域尺度上,混交林分布最广,占流域面积比例为25.43%,主要分布于2500m-4500m海拔范围,以阳坡分布为主;其次为高山草甸和常绿针叶林,分别占流域植被面积的16%和13.42%。其中高山草甸95%以上分布于海拔3500m-4500m区域,常绿针叶林主要分布于海拔2500m-3500m区域,以阴坡和半阴坡分布为主。(3)不同植被类型地被物蓄积量存在显著差异,使其最大持水量也存在显著性差异,其中天然针叶林地被物蓄积量最大,其最大持水量也最高。天然林与人工林相比,天然林地被物的有效拦蓄量平均值高于人工林,约为人工林的1.24倍,整体天然林地被物水源涵养能力更强。在5种天然林中,天然针叶林地被物持水性能最强,其次为天然针阔混交林,而天然常绿阔叶林的最大持水量和有效拦蓄量都最低,这主要与它较低的蓄积量有关。在4种人工林间,地被物有效拦蓄量和最大持水量存在显著性差异,高郁闭度人工林的林分结构较其他类型人工林更加完整,最大持水量和有效拦蓄量明显高于其他人工林。有效拦蓄率与最大持水量和自然含水率相关,不受蓄积量的影响,所有植被类型间无显著差异。(4)天然林土壤最大持水量和吸持贮水量明显高于人工林,而滞留贮水量无显著性差异。天然针叶林持水能力最强,人工林中人工天然针阔混交林的滞留贮水量最大。鉴于林地水源涵养的主体为土壤层,在人工造林时采用针叶树种与阔叶树种混交种植方式,将有利于改善林分结构,增加人工林下植物的多度和丰富度,提高人工林拦蓄降水的能力。(5)基于流域环境因子建立的森林水源涵养尺度上推模型中,地被物蓄积量模型R最高达到0.91(p模型R最高达到0.909(p模型R最高达到0.877(p模型R最高达到0.852(p模型R最高达到0.888(p模型R最高为0.846(p模型R最高为0.915(p模型的建立,为实现林地-流域森林水源涵养功能的尺度转换以及无水源涵养功能实测数据的区域森林水源涵养功能预测提供了有效的评价工具。

关键词：岷江上游森林水源涵养功能环境因子尺度转换模型

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基于森林盖度的尺度转换及地类区划方法研究

基于森林盖度的尺度转换及地类区划方法研究

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作者：王海宾北京林业大学

学位级别：硕士

近50年来,遥感技术呈现了较快的发展与变化,从小范围科研到大规模实际生产的应用,都取得了诸多应用成果。随着3S技术的快速发展,林业行业应用遥感技术进行监测的技术也呈现了较快的发展,但目前的研究大部分集中在单一尺度单一遥感数据... 详细信息

近50年来,遥感技术呈现了较快的发展与变化,从小范围科研到大规模实际生产的应用,都取得了诸多应用成果。随着3S技术的快速发展,林业行业应用遥感技术进行监测的技术也呈现了较快的发展,但目前的研究大部分集中在单一尺度单一遥感数据的试验研究,而对多源多尺度遥感数据在不同空间尺度范围内的应用研究则少见。本研究以抚顺市为研究区,利用多源多尺度遥感数据,结合基础地理数据,进行基于森林相关参数的多源遥感影像的尺度转换研究以及地类图斑区划方法研究,旨在为提高森林资源监测效率提供参考。研究的内容和结论如下：(1)洗取抚顺市为研究区,以森林而积为研究对象,利用MODIS和TM遥感数据和航片数据,对提取的样本数据进行统计分析,建立两阶段森林植被盖度模型,并对模型进行检验。结果表明：所提取的TM NDVI均值数据与地面实测森林面积具有较好的相关性,应用两阶段模型,可以有效的将航片解译提取的森林信息扩展到更大的尺度层次;MODIS森林植被盖度预测值与实测值的RMSE为0.175,误差为15.9%;应用MODIS NDVI数据和第二阶段模型对抚顺市森林面积进行估测,估测值与一类二类调查数据相差在15%以内,整体估测精度达到85%。(2)选取2009年覆盖辽宁省清原县的TM、Rapideye影像、森林资源二类调查数据为基础资料,采用阈值法分别在TM和Rapideye影像上提取三种不同植被类型(针叶林、阔叶林、混交林),应用基于数理统计的转换方法,分别建立三种植被类型的空间尺度转换模型并验证。结果表明：所建立的三种不同植被类型的尺度转换模型的相关性较好,模型的相关系数达到0.8以上。所建模型可用于不同植被类型的向上尺度转换的应用,为应用TM影像进行大面积不同森林植被类型遥感监测提供技术参考。(3)选取抚顺市为研究区,基于多源遥感数据,形成一套不同尺度(市-县-乡(经营单位))的森林地类图斑区划方法。以土口子乡为例,采用面向对象的方法对乡内地类进行提取,最后获得土口子乡林地地类的分类结果;以土口子乡分类结果为基础,选取清原县为TM影像分类的研究区,采用协同反演方法,提取清原县内的森林植被信息;最后利用多时相的MODIS数据,以抚顺市为例,应用森林阈值法提取森林植被面积信息并验证。结果表明：RapidEye影像分类精度为88.87%,Kappa系数为0.61;TM影像分类精度为87.6%,Kappa系数为0.63,MODIS提取森林面积信息的精度为92.41%,Kappa系数为0.73。应用三种遥感影像提取的面积结果具有较好的精度。所建立的地类图斑区划方法可为林业部门对不同尺度森林植被类型面积进行监测提供参考。

关键词：多源遥感数据森林植被盖度尺度转换模型地类区划

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