基于水土保持的长江流域水土防护林配置技术研究

基于水土保持的长江流域水土防护林配置技术研究

全球性的水土流失已经成为严重威胁人类生存的环境问题之一,控制区域水土流失,实现环境资源的可持续发展已成为各国科学家和政府共同关注的问题。长江流域是我国重要的粮食和经济产区,维持长江流域生态系统健康安全,是实现我国可持续发展的重要保障。本文利用长江流域植被、气象、地形、水文、土壤、土地利用等多种数据,分析了流域植被覆盖度时空分布特征和变化格局、定量估算了长江流域土壤侵蚀模数,探讨了长江流域防护林重点配置区域的识别方法和构建技术,以期为长江流域水土防护林的规划和建设提供科学依据。本研究主要成果如下： (1)利用长江流域1999-2010年SPOT-VEGETATION NDVI数据,计算了流域1999-2010年12a的植被覆盖度,并分析了流域多年植被覆盖度的变化特征,结果如下：长江流域12a平均植被覆盖度为63.09%,流域中度以上植被覆盖度面积为1484818km2,占流域总面积82.01%。流域内植被覆盖空间分布大致呈现出东南高、西北低的特点,低植被覆盖区主要集中于长江流域源头的四川省、青海省和西藏自治区。流域12a间的年均植被覆盖度呈现出极显著的上升趋势,低覆盖度(0-0.3)表现出显著下降趋势,中度植被覆盖度(0.3-0.5)表现出显著下降趋势,但中高植被覆盖度(0.5-0.7)表现出显著上升趋势,长江流域多年来实施封山育林,退耕还草还林及一系列的生态修复工程是流域12a间的植被覆盖水平显著上升的主要原因。 (2)利用长江流域地形数据、气象数据、土壤数据和土地利用数据,结合RUSLE模型,定量估算了流域2001年、2005年和2009年三期土壤侵蚀模数。长江流域三期土壤侵蚀量分别为16.7亿t、16.6亿t和14.8亿t,平均土壤侵蚀模数分别为928.17t/km2.a、920.61t/km2.a、818.24t/km2.a,表现出逐年减少的趋势；流域内水土流失最严重的省份为四川省、青海省、云南省、甘肃省和西藏自治区等,特别是四川省,三年的流失总量分别为10.03亿t、9.77亿t和8.53亿t,分别占到流域流失总量的59.9%、58.8%和57.7%,这些省份是水土防护林配置的重点区域。 (3)长江流域2001年、2005年和2009年三期面积最大土壤侵蚀强度等级都为微度侵蚀,面积分别为1397666km2、1443559km2和1475031km2,分别占流域总面积77.20%、79.73%和81.47%。从流域内各土壤侵蚀强度等级在3a间的变化看：微度侵蚀的面积逐年上升,轻度侵蚀、中度侵蚀、强度侵蚀和极强度侵蚀面积表现为逐年下降,而剧烈侵蚀的面积经历了先上升后下降的阶段。三个年度中度以上侵蚀等级面积比例分别为7.75%、7.57%和7.10%,逐年下降,表明流域内的土壤侵蚀状况在逐渐减轻。 (4)应用MARKOV模型对流域2015年和2020年土壤侵蚀状况预测显示：2015年流域内微度侵蚀面积为1509871km2,占流域总面积83.39%,中度以上侵蚀面积为116903km2,占流域总面积为6.46%；2020年,流域微度侵蚀面积将达到1530957km2,占流域总面积84.56%,中度以上侵蚀面积为108182km2,占流域总面积5.98%,其中剧烈侵蚀面积为34873km2,仅占流域总面积1.93%,表明长江流域土壤侵蚀状况将有一个明显的好转。 (5)通过趋势增量法识别流域水土防护林配置关键区域,并结合实际土地利用类型图和水系图,按照一定的防护林配置原则,得到长江流域水土防护林的区域规划和配置图：长江流域需重点配置水土防护林的面积约为130211km2,农牧防护林面积为134072km2,护岸林面积为46878km2。 (6)结合流域现有土地利用状况和植被覆盖等级,并参考流域内的水系、土壤等因素,提出了“因害设防,突出重点”、“全面规划、综合治理”等流域水土防护林的构建措施和建议,为流域水土防护林的建设提供科学依据。