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龙岩市长汀县是福建省红壤地区水土流失现象最严重地区之一,我省对长汀县的水土流失治理工作投入了大量的人力物力财力,取得了显著的成效。生态公益林的管护和营造在水土保持工作中具有重要的地位,如何测定生态公益林水土保持生态效益对提出更好的森林经营管理措施具有重要意义。本文在RS、GIS和GPS的技术支持下,结合研究区域实际情况构建生态公益林水土保持生态效益评价指标体系和效益评价模型,利用森林资源二类调查数据和降雨、林内地表草本等实测数据和从遥感影像中提取的评价体系各指标信息实现了研究区域水土保持生态效益指数的遥感反演,并通过区域水土流失量、生态公益林和商品林水土保持生态效益指数差异分析验证反演结果合理性,表明研究结果符合理论和实际情况,能准确有效地反映区域水土流失强度和评价林分水土保持生态效益,主要成果有:(1)构建生态公益林水土保持生态效益评价指标体系和效益评价模型:依据评价指标选取原则,结合研究区域情况、文献频数法和专家建议,从植被、土壤、地形和气候四个方面着手,选取植被盖度、草本多样性指数、林分蓄积量、土层厚度、腐殖质层厚度、坡度、海拔、坡位、降雨量9个指标构建评价指标体系,采用层次分析法和专家评分法确定各指标权重和得分,构建水土保持生态效益评价模型:Z=0.0180×海拔+0.018×坡位+0.0892×降雨量+0.0375×土层厚度+0.0438×腐殖质层厚度+0.0699×坡度+0.1374×草本多样性指数+0.2276×植被盖度+0.3586×林分蓄积量(其中各指标值即为专家评分值);(2)基于遥感技术实现了各评价指标的遥感信息反演:将研究区域生态公益林分为阔叶纯林、杉木纯林、马尾松人工纯林、马尾松天然纯林、针阔混交林五种森林类型,依据相关学科理论知识,分析了不同森林类型草本多样性、植被盖度和林分蓄积量与地形、NDVI、波段灰度值及其波段组合等因子之间的关系,从而实现各评价指标的遥感信息反演,其中:①草本多样性指数:通过不同森林类型的实测林分草本多样性指数与植被盖度、土层厚度、腐殖质层厚度、坡度四个因子建立多元回归方程,基于3S技术实现不同森林类型草本多样性指数遥感反演,各森林类型草本多样指数估测模型分别为:阔叶纯林(Yck=0.192+0.0072×植被盖度-0.004×坡度-0.017×腐殖质层厚度+0.007×土层厚度)、杉木纯林(Ysm=-0.204+0.0014×植被盖度-0.003×坡度+0.006×腐殖质层+0.011×土层厚度)、马尾松人工林(Ymwsrg=0.044-0.0003×植被盖度-0.004×坡度+0.001×腐殖质层厚度+0.010×土层厚度)、马尾松天然林(Ymwstr=0.149+0.0004×植被盖度+0.001×坡度+0.009×腐殖质层厚度+0.005×土层厚度)、针阔混交林(Yzk=0.026+0.0001×植被盖度+0.028×坡度+0.011×腐殖质层厚度-0.002×土层厚度),结果由大到小为阔叶纯林>针阔混交林>马尾松人工林>杉木纯林>马尾松天然林,区域生态公益林草本多样性指数平均值分别为1.029、0.90、0.738、0.676、0.563;抽取实测草本多样性指数样本验证估测方程,估测精度为分别为0.78、0.811、0.836、0.833、0.848,符合研究要求。②林分蓄积量:以遥感影像波段灰度值及其波段之间线性、非线性组合和林分立地条件因子为自变量,林分蓄积量为因变量,构建各森林类型多元线性回归估测模型,复相关系数R分别为阔叶纯林(0.801)、杉木纯林(0.92)、马尾松纯林(0.935)、针阔混交林(0.995),通过抽取实测样本点进行验证,估测模型精度分别为0.81、0.91、0.87、0.92;基于3S技术反演生态公益林不同森林类型的林分蓄积量,结果显示针阔混交林>阔叶纯林>杉木纯林>马尾松纯林,林分蓄积量平均值(单位:m3/亩)分别为3.53、2.287、2.63、1.785、1.292,长汀生态公益林林分蓄积估测结果为2.63m3/亩,符合2004年长汀生态公益林林分蓄积量调查结果。(3)实现了生态公益林水土保持生态效益指数遥感测定:①利用遥感提取各指标信息,依据水土保持生态效益评价模型,实现生态公益林水土保持生态效益遥感反演;依据375个样本点水土保持生态效益指数值和水土流失量,分析判断不同水土流失等级对应的效益指数区间,将生态公益林水土保持生态效益指数分为与水土流失等级相对应的四个级别:微度(1)、轻度(2)、中度(3)、中度以上(4),其效益指数区间分别为:≥10.5、810.5、4.88、<4.8,抽取56个样本点验证效益指数分级合理性,精度为87.5%,结果显示生态公益林各效益级别面积比例分别为55.72%、29.30%、9.62%、5.36%;②同时将生态公益林和商品林针阔混交林(马尾松:阔叶树=5:5)不同龄组的水土保持生态效益进行对比分析,统计结果显示生态公益林针阔混交林(马尾松:阔叶树=5:5)中效益指数为1和2的总面积比商品林针阔混交林(马尾松:阔叶树=5:5)高4%,且商品林中效益等级为4的占了5.47%,而生态公益林中只有1.14%;从龄组上看,中龄林、近龄林、成熟林三种龄组中,效益等级为1的林分面积分别占了各龄组总面积的94.38%、96.52%、100%,商品林为78.82%、97.60%、95.13%,生态公益林效益指数均比商品林好,表明生态公益林水土保持效益较好;③通过统计分析生态公益林不同森林类型的效益等级面积,结果显示长汀县生态公益林整体林分生长状况良好,水土保持效益等级为1(水土流失微度)的林分面积占全部生态公益林面积的55.72%,其次为效益等级为2的林分占29.30%;④统计各森林类型的水土保持生态效益指数平均值,结果显示长汀县生态公益林水土保持生态效益指数平均值为10.710,四种森林类型的水土保持生态效益指数平均值按大到小的顺序为针阔混交林、阔叶纯林、杉木纯林、马尾松纯林,水土保持生态效益平均值分别为12.054、10.706、9.890、9.111;对不同森林类型的水土保持效益指数级别的林分面积进行统计,分析结果可以得到,针阔混交林的水土保持生态效益最佳,效益等级为1的林分面积有25520.5hm2,占了全部针阔混交林面积的89.69%,而马尾松纯林的水土保持生态效益相对来说比较差,其林分效益等级大部分为2,占了其58.83%,水土保持生态效益按高到低排列为:针阔混交林>阔叶纯林>杉木纯林>马尾松纯林。