土壤保持是生态系统提供的重要调节服务之一,在区域侵蚀控制以及生态安全的维持方面具有不可替代的作用。以全国主体生态功能区划中"两屏三带"的南方丘陵山地带为研究对象,在遥感和地理信息系统的支持下,以2000、2005和2010年3期生态系统类型数据为主要数据源,运用通用土壤流失方程(Universal Soil Loss Equation,USLE)分析了南方丘陵山地带生态系统土壤保持功能,并对其经济价值进行动态核算。结果表明:10a间,南方丘陵山地带土壤保持总量呈上升趋势,土壤保持总量上升了76.79×107t,森林、灌丛和农田生态系统是研究区土壤保持功能的主要贡献者,总贡献率3个年份分别为82.29%、82.59%和80.58%,不同生态系统土壤保持总量排序为森林>灌丛>农田>草地>湿地>人工表面>稀疏地,土壤保持能力排序为湿地>草地>灌丛>森林>农田>人工表面>稀疏地;10a间,研究区土壤保持功能总经济价值增加了270.34×108元,总经济价值中以保持土壤肥力价值为主;土壤保持功能经济价值的变化以轻微增加为主,其呈现增加的区域面积和价值增幅大于经济价值减少的区域面积和价值减幅。在对该区域生态系统进行保护的基础上,因地制宜地合理增加植被盖度对防治土壤侵蚀、保持土壤养分可以起到良好效果。
中国西南喀斯特区自1999年开始实施了退耕还林(草)与生态移民等生态恢复措施。对不同恢复阶段植被碳储量的研究对评估生态恢复措施的生态服务效益具有重要意义。本文基于2000—2010年连续11年的MODIS遥感数据,结合气象与样地调查数据,运用地理信息系统技术,对桂西北典型喀斯特区植被碳储量时空特征进行了分析。结果表明:植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)和生态系统净初级生产力(net ecosystem productivity,NEP)均呈波动上升变化趋势,11年间年均NPP和NEP分别为396.61和370.58 g C·m-2,变化显著的面积比例分别为21.14%和18.09%(P<0.05);年均NPP、NEP及其变化趋势在不同分区之间存在差异,年均NPP和NEP以西部喀斯特区最高(NPP:422.73 g C·m-2,NEP:397.25 g C·m-2),10年变化率则以石漠化治理区最大(NPP:34.20 g C·m-2,NEP:30.30 g C·m-2)(P<0.05);年均NPP、NEP与降水或温度之间相关性不显著,各植被类型NPP和NEP变化趋势相关性程度不同;桂西北喀斯特区退耕还林(草)与生态移民生态恢复措施显著增加了植被碳储量,提升了生态服务效益。
在2010年植被碳密度空间分布结果的基础上,通过13个环境因子的1377个样点数据,建立径向基函数网络(Radial Basis Function Network,RBFN)模型,对桂西北喀斯特区植被碳密度空间分布的影响因素进行了初步探讨。研究结果显示:对该区植被碳密度空间分布影响最为重要的前4位为地类、森林类型、林种和植被类型4个因子,其标准化重要性分别在50%以上;其次为石漠化程度、腐殖层厚度、面积等级、植被总覆盖度和土层厚度5个因子,其标准化的重要性分别在15%—30%;影响最小的是坡位、坡度、坡向和海拔4个地形因子,其标准化重要性仅2%—11%。研究表明地形因子对植被碳密度空间分布影响有限,更为重要的是土地类型、森林类型、林种和植被类型等可通过人为活动改变的因素,因此生态环境移民、退耕还林等石漠化治理措施对植被碳密度空间分布具有重要影响。
基于MODIS数据并结合气象资料和植被参数,利用修正过最大光能利用率的CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型,对国家生态安全屏障区的"两屏三带"之一南方丘陵山地带2000—2010年的植被净第一性生产力(NPP)进行模拟,并对其时空分布格局进行了分析。研究结果表明:(1)研究区2000—2010年期间年NPP的变化范围为406.0—485.6 g C m-2a-1,年平均NPP为445.7 g C m-2a-1,高于全国平均水平;NPP年际上升趋势不显著(P=0.39),平均增加值为2.28 g C m-2a-1;(2)NPP空间分布特征与植被类型具有较好的一致性,单位面积NPP以混交林覆盖区最高(501.0 g C m-2a-1),草地覆盖区NPP最低(390.7 g C m-2a-1);(3)植被NPP的时空变化与气温、降雨和太阳辐射等自然因素的变化有直接关系,而社会、经济、政策等人为因素通过改变土地利用方式来间接影响。
