福建省長(zhǎng)汀縣河田水土流失區(qū)植被覆蓋度變化及其熱環(huán)境效應(yīng)

　　摘要:南方紅壤典型水土流失區(qū)———福建省長(zhǎng)汀縣河田盆地區(qū)的大片山地曾由于植被稀少、山嶺裸露、氣候炎熱，而被稱之為“火焰山”。通過20多年的水土流失治理，該區(qū)的生態(tài)環(huán)境有了很大的改善。利用遙感技術(shù)，計(jì)算了長(zhǎng)汀縣河田盆地區(qū)在1988—2010年間的植被覆蓋度變化及其伴隨的地表溫度變化。結(jié)果表明，通過近22a的水土流失治理，該區(qū)的平均植被覆蓋度有了明顯的升高，從1988年的48．83%上升到2010年的59．78%;而同期盆地內(nèi)外的溫度差異也隨之下降，盆地裸露區(qū)和周邊地區(qū)的溫差降低了近1°C。定量研究表明，河田盆地區(qū)的植被覆蓋度每增加10%，可降低地表溫度0．6—1°C。

　　關(guān)鍵詞:遙感;植被覆蓋度;地表溫度;水土流失;長(zhǎng)汀

　　福建省長(zhǎng)汀縣是南方紅壤地區(qū)的典型水土流失區(qū)，其河田鎮(zhèn)一帶的水土流失之嚴(yán)重更是一直為各界所矚目。早在20世紀(jì)40年代初，長(zhǎng)汀縣的河田鎮(zhèn)就與甘肅的天水、陜西的長(zhǎng)安一起被列為全國(guó)的3個(gè)重點(diǎn)水土保持試驗(yàn)區(qū)，開始水土流失的治理，但收效甚微［1］。長(zhǎng)汀縣以河田盆地為中心的水土流失治理一直到了80年代才逐漸起效。這主要得益于福建省政府于1983年將長(zhǎng)汀河田定為全省治理水土流失的試點(diǎn)，2000年又將其水土流失綜合治理列為全省為民辦實(shí)事項(xiàng)目。經(jīng)過20多年的整治，長(zhǎng)汀縣的水土流失治理取得很大的成效［2］，已成為全國(guó)有效治理水土流失的典型區(qū)。

　　1方法

　　1．1研究區(qū)概況

　　長(zhǎng)汀縣地處福建西部，地理位置為東經(jīng)116°00'—116°40'，北緯25°18'—26°02'。長(zhǎng)汀屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫18．3°C，年降雨量1500—1700mm。長(zhǎng)汀縣的地形呈四周隆起，中部下凹的盆地特征，最低海拔210m，最高海拔1459m。從該縣1988年的衛(wèi)星影像可以直觀看出(圖1)，當(dāng)時(shí)該縣大部分為綠被所覆蓋，但中部為白中泛紅的裸土區(qū)，該區(qū)即為聞名的長(zhǎng)汀河田水土流失區(qū)，也被稱之為河田盆地。因此，本次研究將主要集中在河田盆地及其周邊地區(qū)，面積約869km2(圖1)。通過盆地與周邊地區(qū)的對(duì)比來考察它們之間的植被覆蓋度和溫度變化。

　　1．2遙感影像數(shù)據(jù)及其預(yù)處理

　　當(dāng)前，對(duì)區(qū)域熱環(huán)境的監(jiān)測(cè)主要依靠的是遙感熱紅外數(shù)據(jù)，而唯一能夠提供20世紀(jì)80年代以來連續(xù)觀測(cè)的熱紅外數(shù)據(jù)的只有美國(guó)的Landsat系列衛(wèi)星。因此，本次研究選用LandsatTM影像作為遙感數(shù)據(jù)源。通過對(duì)其熱紅外波段(TM6)的反演求出河田盆地區(qū)不同時(shí)期的地表溫度，以考察該區(qū)的熱環(huán)境變化。所用的影像的獲取時(shí)間為:1988-10-16、1998-11-13、2004-10-12和2010-10-29。由于2000年之后是該縣重點(diǎn)治理水土流失的十年，所以加入2004年時(shí)相，以加密對(duì)該時(shí)段的考察。

　　2結(jié)果與討論

　　2．1植被覆蓋度變化

　　根據(jù)Carlson模型分別反演出各研究年份的植被覆蓋度(圖3)，并計(jì)算出它們的植被覆蓋度(表1)。從圖3可以直觀看出，植被覆蓋度在這22年里有了明顯的增加。具體表現(xiàn)為1988年的植被覆蓋度影像最暗，說明植被覆蓋度最低;盆地中心除了耕地的斑塊外，幾乎全為黑色和暗灰色，說明盆地中心基本裸露。而到了2010年，植被覆蓋度影像明顯變亮，特別是在盆地中部，說明盆地中心的植被覆蓋度得以明顯增加。表1、表2的數(shù)據(jù)表明，植被覆蓋度影像的均值從1988年的48．83%上升到2010年的59．78%，提升了10．95個(gè)百分點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)差也從16．21%減少到12．88%，說明在這22a里，河田盆地區(qū)的植被覆蓋度在增加的同時(shí)，差異性也在逐漸減小，植被覆蓋度趨于統(tǒng)一。如果將研究的時(shí)間段分為1988—1998年和1998—2010年兩個(gè)階段，則前一個(gè)階段整個(gè)研究區(qū)植被覆蓋度年均增加0．32%，而后一個(gè)階段年均增加達(dá)0．65%，比前一個(gè)階段快了1倍多。如果從1998年以后細(xì)分的兩個(gè)階段來看，1998—2004年年均增加0．68%，2004—2010年為0．62%，慢于前6a。如果單就盆地內(nèi)而言，其植被覆蓋度的增加幅度就更為明顯，從1988年的39．09%提升到2010年的53．05%，大幅上升了13．96個(gè)百分點(diǎn)。而其中有近10個(gè)百分點(diǎn)是1998—2010年的后一階段增加的。

　　2．2地表溫度變化

　　圖4和表3分別為地表溫度的反演和統(tǒng)計(jì)結(jié)果。總的看來，隨著植被覆蓋度的升高，河田盆地區(qū)的熱環(huán)境有明顯的改善。圖4表明，代表高溫的亮白和淺灰色調(diào)在1988年占據(jù)了影像的大部分地區(qū)，而到了2010年，影像以灰和暗灰色調(diào)為主，亮白色的高溫僅零星分布。從表3可知，河田盆地內(nèi)和盆地外的平均溫差從1988年的3．39°C下降到2010年的2．48°C，降低了0．91°C，盆地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)差也從1．48°C減少到1．4°C，說明盆地內(nèi)外的溫差在縮小，溫度趨于統(tǒng)一。從1988—1998年和1998—2010年兩個(gè)時(shí)間段來看，前一個(gè)時(shí)段的溫差從1988年的3．39°C下降到了1998年的3．29°C，僅降低了0．1°C;而2010年則進(jìn)一步下降到2．48°C，降低了0．81°C，明顯多于前一個(gè)時(shí)期。如果就1998年以后來看，1998—2004年的6a間下降了0．44°C，而同樣的2004—2010年的6a間只下降了0．37°C，少于前6a。

　　3結(jié)論

　　長(zhǎng)汀縣河田盆地區(qū)的水土流失治理工作已帶來了明顯的成效。22a里，該區(qū)的植被覆蓋度有了明顯的增加。整個(gè)研究區(qū)的平均植被覆蓋度從1988年的平均48．83%上升到2010年的59．78%。在這期間，新增的植被大部分都在盆地內(nèi)，其平均植被覆蓋度的增幅明顯高于整個(gè)研究區(qū)。植被覆蓋度的上升，使得盆地與周邊地區(qū)的地表溫度差異下降了近1°C，盆地內(nèi)外溫度逐漸統(tǒng)一，盆地內(nèi)外高溫差情況得到改善。從所劃分的兩個(gè)階段來看，1998—2010年的后一階段，無論是植被覆蓋度的升高或地表溫差的降低都要比1988—1998的前一階段明顯。這表明2000年福建省政府將長(zhǎng)汀縣的水土流失治理列為為民辦實(shí)事項(xiàng)目后，進(jìn)一步推進(jìn)了該區(qū)的水土流失治理工作。

　　河田盆地區(qū)的植被覆蓋度和地表溫度呈明顯的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，植被覆蓋度每增加10%，大致可降低地表溫度0．6—1°C。

　　在現(xiàn)有兩種常用的植被覆蓋度遙感估算模型中，Carlson模型比Gutman模型更適合于中低植被覆蓋地區(qū)的植被覆蓋度估算，將其應(yīng)用于河田盆地區(qū)的植被覆蓋度反演可獲得更高的精度。

　　References:

　?。?］WuGS，LinHH，ZhuHJ，ShaJM，DaiY．Spatiotemporalvariationoftypicalredsoilerodedlandscapepattern:AcasestudyinChangtingCountyofFujianProvince．ChineseJournalofAppliedEcology，2011，22(7):1825-1832．

　　［2］ZhaoZB．Studyontreatmentofsoilandwaterlossareawithforest-grassmeasuresinHetianBasinofFujianprovince．JournalofSoilandWaterConservation，1987，(1):37-40．

　　［3］WilsonJS，ClayM，MartinE，StuckeyD，Vedder-RischK．Evaluatingenvironmentalinfluencesofzoninginurbanecosystemswithremotesensing．RemoteSensingofEnvironment，2003，86:303-321．

　　徐涵秋*，何慧，黃紹霖

《福建省長(zhǎng)汀縣河田水土流失區(qū)植被覆蓋度變化及其熱環(huán)境效應(yīng)》

上一篇：海南省蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)農(nóng)民收入的影響分析—基于六縣農(nóng)戶調(diào)查數(shù)據(jù)

下一篇：西南喀斯特坡地水土流失／漏失過程與機(jī)理研究進(jìn)展