林下水蝕區(qū)侵蝕過程與植被恢復度多角度遙感監(jiān)測研究
發(fā)布時間:2021-03-20 11:51
長期以來,水土流失一直是我國“頭號”環(huán)境問題。植被是水土流失的關鍵控制因子,因而植樹造林一度成為治理水土流失的首要措施。經(jīng)過多年治理,我國人工林面積已接近世界三分之一,居世界首位,南方紅壤區(qū)的森林覆蓋率已達50%以上。但林下普遍缺少灌木或草本植被覆蓋,水土流失(“林下水蝕區(qū)”)問題仍然突出,稱之為“遠看青山在,近看水土流”!傲窒滤g區(qū)”的存在,給水土保持工作提出了新的課題,“林下水蝕區(qū)”土壤侵蝕的發(fā)生、監(jiān)測和評估研究是水土保持規(guī)劃管理和學科發(fā)展的迫切需要。在水力侵蝕地區(qū),森林通過冠層截留降水以及枯落物和根系的防蝕作用發(fā)揮其水土保持功能,故林冠、枯落物和根系構成了森林獨特的水土流失防護體系。林下枯落物及灌草層由于貼近地表,在消除雨滴擊濺動能、降低坡面流速、延長徑流歷時和增加土壤入滲方面發(fā)揮著不可忽視的作用。我國的造林工作已取得巨大成果,但主要強調(diào)林冠覆蓋,而森林覆蓋率指標并不能反映林地的垂直層次結構,在表征林地水平覆蓋方面亦有別于水土保持常用的植被覆蓋度指標。在使用最為廣泛的通用水土流失方程(USLE)中,植被覆蓋和管理因子C值的計算精確與否,亦主要決定于所用的植被參數(shù)。由于不同地區(qū)、...
【文章來源】:華東師范大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:161 頁
【學位級別】:博士
【文章目錄】:
內(nèi)容摘要
Abstract
第1章 緒論
1 林下侵蝕問題概述
1.1 土壤侵蝕概況
1.2 植被是水土保持的關鍵控制因子
1.3 林下水土流失問題
2 植被防侵蝕機理研究進展
2.1 影響“林下水蝕區(qū)”形成的主要因素
2.2 森林垂直層次的防侵蝕研究
2.3 林草植被及不同林分的防侵蝕研究
2.4 土壤侵蝕預報評價模型
2.5 植被水土保持效應的評價指標
3 侵蝕區(qū)植被恢復度
3.1 植被恢復的概念
3.2 植被覆蓋度
3.3 森林覆蓋率
3.4 其它植被結構參數(shù)
3.5 遙感植被信息的提取
3.6 遙感提取植被信息的不確定性
4 研究內(nèi)容和技術路線
5 本文的創(chuàng)新點
第2章 研究區(qū)概況與研究方法
1 研究區(qū)概況
2 研究方法
2.1 土壤侵蝕小區(qū)的建立
2.2 小區(qū)觀測內(nèi)容與觀測方法
2.3 觀測數(shù)據(jù)計算與分析方法
2.4 植被結構指標野外調(diào)查
2.5 遙感植被指數(shù)的提取
2.6 植被結構指標遙感估算模型的建立及評價
2.7 植被結構指標和植被恢復度的遙感估算
第3章 小區(qū)土壤特征和植被、降雨的季節(jié)變化
1 小區(qū)土壤的主要理化屬性
2 小區(qū)馬尾松的基本特征
3 小區(qū)植被的季節(jié)變化
3.1 植被覆蓋度
1.2 植被葉面積指數(shù)
1.3 植被綠量
4 小區(qū)降雨的季節(jié)變化
第4章 林下土壤侵蝕機理
1 不同覆蓋梯度下稀疏馬尾松純林小區(qū)的產(chǎn)流過程
1.1 歷次降雨時間尺度
1.2 季度和全年降雨尺度
1.3 馬尾松純林對減少地表徑流量的貢獻
2 不同覆蓋梯度下稀疏馬尾松純林小區(qū)的產(chǎn)沙過程
2.1 歷次降雨時間尺度
2.2 季度和全年時間尺度
2.3 馬尾松純林對減少土壤侵蝕量的貢獻
3 不同覆蓋梯度下馬尾松林草小區(qū)的產(chǎn)流過程
3.1 歷次降雨時間尺度
3.2 季節(jié)與全年時間尺度
3.3 馬尾松林草對減少地表徑流量的貢獻
4 不同覆蓋梯度下馬尾松林草小區(qū)的產(chǎn)沙過程
4.1 歷次降雨時間尺度
4.2 季節(jié)與全年降雨尺度
4.3 馬尾松林草小區(qū)植被對減少土壤侵蝕量的貢獻
第5章 林區(qū)植被水土保持效應
1 稀疏馬尾松純林小區(qū)的植被水土保持效應
1.1 次降雨時間尺度
1.2 季度和全年時間尺度
2 林草小區(qū)的植被水土保持效應
2.1 次降雨時間尺度
2.2 季度和全年時間尺度
3 植被葉面積指數(shù)與水土保持效應的關系
3.1 次降雨時間尺度
3.2 季度和全年時間尺度
4 植被覆蓋度與水土保持效應的關系
4.1 次降雨時間尺度
4.2 季度和全年時間尺度
5 植被綠量與水土保持效應的關系
5.1 次降雨時間尺度
5.2 季度和全年時間尺度
第6章 土壤侵蝕小區(qū)保水保土效應
1 基于VFC不同時間尺度純草小區(qū)保水保土效應
1.1 降雨特征
1.2 植被變化
1.3 保水效應
1.4 保土效應
2 基于LAI不同時間尺度純草小區(qū)保水保土效應
2.1 保水效應
2.2 保土效應
3 基于LW純林小區(qū)保水保土效應類型
3.1 效應分組
3.2 效應變化
3.3 效應轉折
3.4 效應發(fā)生條件
4 基于LAI林草小區(qū)垂直層次結構水土保持貢獻權重
4.1 建模
林)"> 4.2 林冠水土保持效應權重(We林)
草)"> 4.3 草本植被水土保持效應權重(We草)
林枯)"> 4.4 林枯水土保持效應權重(We林枯)
草枯)"> 4.5 草枯水土保持效應權重(We草枯)
5 基于LW林草小區(qū)垂直層次結構水土保持貢獻權重
林)"> 5.1 林冠水土保持效應權重(We林)
草)"> 5.2 草本植被水土保持效應權重(We草)
林枯)"> 5.3 林枯水土保持效應權重(We林枯)
草枯)"> 5.4 草枯水土保持效應權重(We草枯)
第7章 植被恢復度的多角度遙感監(jiān)測
1 林冠和灌草層次植被結構間的聯(lián)系
1.1 林地總體VFC的估算模型
1.2 模型精度
2 野外調(diào)查樣方的植被空間格局
3 遙感監(jiān)測的區(qū)域植被空間格局
3.1 植被結構指標與植被指數(shù)的相關性分析
3.2 LAI-VI關系模型
4 植被指數(shù)估算LAI的敏感性
4.1 不同植被指數(shù)估算LAI的敏感性
4.2 不同植被類型估算LAI的敏感性
5 植被覆蓋度遙感估算模型的建立
6 植被綠量遙感估算模型建立
7 遙感監(jiān)測的區(qū)域植被空間格局
8 基于遙感的區(qū)域植被恢復度評價
8.1 基于葉面積指數(shù)表征的植被恢復度
8.2 基于植被覆蓋度表征的植被恢復度
8.3 基于綠量表征的植被恢復度
第8章 結論
1 季度和全年尺度下馬尾松純林增加地表徑流量但減少土壤侵蝕量
2 林、草及二者結合的植被具有不同的水土保持效應
3 林草植被水土保持效應的表征具有植被指標和時間尺度敏感性
4 遙感與水土保持研究的結合是侵燭區(qū)植被恢復度監(jiān)測和研究的可靠途徑
展望
1 擴大林草植被的覆蓋度和葉面積指數(shù)范圍
2 不同種類林分的土壤侵蝕機理研究
3 植被水土保持功能評價指標體系的建立
4 基于背景反射率的多時相和多角度遙感技術的應用
參考文獻
后記
作者在學期間所取得的科研成果
【參考文獻】:
期刊論文
[1]A Model for Estimating Total Forest Coverage with Ground-Based Digital Photography[J]. D. C. WEINDORF. Pedosphere. 2010(03)
[2]江西省林地水土流失狀況調(diào)查及對策[J]. 邱雪紅,楊潔. 亞熱帶水土保持. 2007(04)
[3]紅壤侵蝕區(qū)幾種水土保持林水文效應研究[J]. 喻榮崗,左長清,楊潔,謝頌華,李小強,王昭艷. 水土保持通報. 2007(06)
[4]基于防止土壤侵蝕為目標富屯溪最佳森林覆蓋率的確定[J]. 余坤勇,劉健,賴玫妃,龐閩志,陳振平. 江西農(nóng)業(yè)大學學報. 2007(03)
[5]興國縣花崗巖區(qū)林下水土流失及其防治[J]. 雷環(huán)清. 中國水土保持. 2007(03)
[6]三峽庫區(qū)森林和土壤侵蝕關系研究[J]. 鄭巍偉. 防護林科技. 2006(06)
[7]三峽庫區(qū)秭歸縣森林與土壤侵蝕的相關性研究[J]. 鄭巍偉,李自勤. 西部林業(yè)科學. 2006(03)
[8]貢嘎山天然林和鹽亭人工林土壤侵蝕研究[J]. 張保華,王喜,劉子亭,何毓蓉. 中國水土保持科學. 2006(03)
[9]Multisensor Comparisons for Validation of MODIS Vegetation Indices[J]. CHENG Qian Department of Environmental Resources Management & City Planning, College of Tourism, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310035 (China).. Pedosphere. 2006(03)
[10]我國南方當前水土流失與生態(tài)安全中值得重視的問題[J]. 趙其國. 水土保持通報. 2006(02)
博士論文
[1]燕山山地森林植被恢復與重建理論和技術研究[D]. 趙良平.南京林業(yè)大學 2007
[2]黃土地區(qū)森林植被對坡面土壤侵蝕過程影響機理研究[D]. 張穎.北京林業(yè)大學 2007
[3]三峽庫區(qū)森林植被水源涵養(yǎng)及其保土功能研究[D]. 陳引珍.北京林業(yè)大學 2007
[4]廣西大青山退化森林植被特征及生態(tài)恢復研究[D]. 康冰.西北農(nóng)林科技大學 2007
[5]黃土地區(qū)流域森林植被格局對侵蝕產(chǎn)沙過程的調(diào)控研究[D]. 秦富倉.北京林業(yè)大學 2006
[6]植被恢復對退化紅壤易變碳及土壤呼吸的影響[D]. 謝錦升.北京林業(yè)大學 2005
[7]紅壤丘陵區(qū)人工林地生態(tài)學特征及其水土保持機理研究[D]. 丁軍.浙江大學 2003
[8]紅壤小流域水土流失規(guī)律及防治措施的研究[D]. 袁東海.浙江大學 2002
碩士論文
[1]不同植被恢復模式的水土保持效果及土壤水肥生態(tài)效應研究[D]. 胡江波.西北農(nóng)林科技大學 2007
[2]不同治理措施對侵蝕退化生態(tài)系統(tǒng)恢復的影響[D]. 蔣芳市.福建農(nóng)林大學 2007
[3]福建長汀重建生態(tài)系統(tǒng)馬尾松葉片氣體交換與葉綠素熒光特征研究[D]. 魏霞.福建師范大學 2007
[4]福建長汀重建生態(tài)系統(tǒng)植物樹干液流特征研究[D]. 鄭懷舟.福建師范大學 2007
[5]坡面植被格局對水土流失影響的實驗研究[D]. 沈中原.西安理工大學 2006
[6]長汀縣水土流失遙感監(jiān)測及其生態(tài)安全評價[D]. 江洪.福州大學 2005
[7]森林環(huán)境資源動態(tài)監(jiān)測指標及信息系統(tǒng)框架[D]. 劉旭東.福建農(nóng)林大學 2005
[8]紅壤坡地不同森林恢復類型水土保持效應及其機制研究[D]. 陳冬林.湖南農(nóng)業(yè)大學 2004
本文編號:3090954
【文章來源】:華東師范大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:161 頁
【學位級別】:博士
【文章目錄】:
內(nèi)容摘要
Abstract
第1章 緒論
1 林下侵蝕問題概述
1.1 土壤侵蝕概況
1.2 植被是水土保持的關鍵控制因子
1.3 林下水土流失問題
2 植被防侵蝕機理研究進展
2.1 影響“林下水蝕區(qū)”形成的主要因素
2.2 森林垂直層次的防侵蝕研究
2.3 林草植被及不同林分的防侵蝕研究
2.4 土壤侵蝕預報評價模型
2.5 植被水土保持效應的評價指標
3 侵蝕區(qū)植被恢復度
3.1 植被恢復的概念
3.2 植被覆蓋度
3.3 森林覆蓋率
3.4 其它植被結構參數(shù)
3.5 遙感植被信息的提取
3.6 遙感提取植被信息的不確定性
4 研究內(nèi)容和技術路線
5 本文的創(chuàng)新點
第2章 研究區(qū)概況與研究方法
1 研究區(qū)概況
2 研究方法
2.1 土壤侵蝕小區(qū)的建立
2.2 小區(qū)觀測內(nèi)容與觀測方法
2.3 觀測數(shù)據(jù)計算與分析方法
2.4 植被結構指標野外調(diào)查
2.5 遙感植被指數(shù)的提取
2.6 植被結構指標遙感估算模型的建立及評價
2.7 植被結構指標和植被恢復度的遙感估算
第3章 小區(qū)土壤特征和植被、降雨的季節(jié)變化
1 小區(qū)土壤的主要理化屬性
2 小區(qū)馬尾松的基本特征
3 小區(qū)植被的季節(jié)變化
3.1 植被覆蓋度
1.2 植被葉面積指數(shù)
1.3 植被綠量
4 小區(qū)降雨的季節(jié)變化
第4章 林下土壤侵蝕機理
1 不同覆蓋梯度下稀疏馬尾松純林小區(qū)的產(chǎn)流過程
1.1 歷次降雨時間尺度
1.2 季度和全年降雨尺度
1.3 馬尾松純林對減少地表徑流量的貢獻
2 不同覆蓋梯度下稀疏馬尾松純林小區(qū)的產(chǎn)沙過程
2.1 歷次降雨時間尺度
2.2 季度和全年時間尺度
2.3 馬尾松純林對減少土壤侵蝕量的貢獻
3 不同覆蓋梯度下馬尾松林草小區(qū)的產(chǎn)流過程
3.1 歷次降雨時間尺度
3.2 季節(jié)與全年時間尺度
3.3 馬尾松林草對減少地表徑流量的貢獻
4 不同覆蓋梯度下馬尾松林草小區(qū)的產(chǎn)沙過程
4.1 歷次降雨時間尺度
4.2 季節(jié)與全年降雨尺度
4.3 馬尾松林草小區(qū)植被對減少土壤侵蝕量的貢獻
第5章 林區(qū)植被水土保持效應
1 稀疏馬尾松純林小區(qū)的植被水土保持效應
1.1 次降雨時間尺度
1.2 季度和全年時間尺度
2 林草小區(qū)的植被水土保持效應
2.1 次降雨時間尺度
2.2 季度和全年時間尺度
3 植被葉面積指數(shù)與水土保持效應的關系
3.1 次降雨時間尺度
3.2 季度和全年時間尺度
4 植被覆蓋度與水土保持效應的關系
4.1 次降雨時間尺度
4.2 季度和全年時間尺度
5 植被綠量與水土保持效應的關系
5.1 次降雨時間尺度
5.2 季度和全年時間尺度
第6章 土壤侵蝕小區(qū)保水保土效應
1 基于VFC不同時間尺度純草小區(qū)保水保土效應
1.1 降雨特征
1.2 植被變化
1.3 保水效應
1.4 保土效應
2 基于LAI不同時間尺度純草小區(qū)保水保土效應
2.1 保水效應
2.2 保土效應
3 基于LW純林小區(qū)保水保土效應類型
3.1 效應分組
3.2 效應變化
3.3 效應轉折
3.4 效應發(fā)生條件
4 基于LAI林草小區(qū)垂直層次結構水土保持貢獻權重
4.1 建模
林)"> 4.2 林冠水土保持效應權重(We林)
草)"> 4.3 草本植被水土保持效應權重(We草)
林枯)"> 4.4 林枯水土保持效應權重(We林枯)
草枯)"> 4.5 草枯水土保持效應權重(We草枯)
5 基于LW林草小區(qū)垂直層次結構水土保持貢獻權重
林)"> 5.1 林冠水土保持效應權重(We林)
草)"> 5.2 草本植被水土保持效應權重(We草)
林枯)"> 5.3 林枯水土保持效應權重(We林枯)
草枯)"> 5.4 草枯水土保持效應權重(We草枯)
第7章 植被恢復度的多角度遙感監(jiān)測
1 林冠和灌草層次植被結構間的聯(lián)系
1.1 林地總體VFC的估算模型
1.2 模型精度
2 野外調(diào)查樣方的植被空間格局
3 遙感監(jiān)測的區(qū)域植被空間格局
3.1 植被結構指標與植被指數(shù)的相關性分析
3.2 LAI-VI關系模型
4 植被指數(shù)估算LAI的敏感性
4.1 不同植被指數(shù)估算LAI的敏感性
4.2 不同植被類型估算LAI的敏感性
5 植被覆蓋度遙感估算模型的建立
6 植被綠量遙感估算模型建立
7 遙感監(jiān)測的區(qū)域植被空間格局
8 基于遙感的區(qū)域植被恢復度評價
8.1 基于葉面積指數(shù)表征的植被恢復度
8.2 基于植被覆蓋度表征的植被恢復度
8.3 基于綠量表征的植被恢復度
第8章 結論
1 季度和全年尺度下馬尾松純林增加地表徑流量但減少土壤侵蝕量
2 林、草及二者結合的植被具有不同的水土保持效應
3 林草植被水土保持效應的表征具有植被指標和時間尺度敏感性
4 遙感與水土保持研究的結合是侵燭區(qū)植被恢復度監(jiān)測和研究的可靠途徑
展望
1 擴大林草植被的覆蓋度和葉面積指數(shù)范圍
2 不同種類林分的土壤侵蝕機理研究
3 植被水土保持功能評價指標體系的建立
4 基于背景反射率的多時相和多角度遙感技術的應用
參考文獻
后記
作者在學期間所取得的科研成果
【參考文獻】:
期刊論文
[1]A Model for Estimating Total Forest Coverage with Ground-Based Digital Photography[J]. D. C. WEINDORF. Pedosphere. 2010(03)
[2]江西省林地水土流失狀況調(diào)查及對策[J]. 邱雪紅,楊潔. 亞熱帶水土保持. 2007(04)
[3]紅壤侵蝕區(qū)幾種水土保持林水文效應研究[J]. 喻榮崗,左長清,楊潔,謝頌華,李小強,王昭艷. 水土保持通報. 2007(06)
[4]基于防止土壤侵蝕為目標富屯溪最佳森林覆蓋率的確定[J]. 余坤勇,劉健,賴玫妃,龐閩志,陳振平. 江西農(nóng)業(yè)大學學報. 2007(03)
[5]興國縣花崗巖區(qū)林下水土流失及其防治[J]. 雷環(huán)清. 中國水土保持. 2007(03)
[6]三峽庫區(qū)森林和土壤侵蝕關系研究[J]. 鄭巍偉. 防護林科技. 2006(06)
[7]三峽庫區(qū)秭歸縣森林與土壤侵蝕的相關性研究[J]. 鄭巍偉,李自勤. 西部林業(yè)科學. 2006(03)
[8]貢嘎山天然林和鹽亭人工林土壤侵蝕研究[J]. 張保華,王喜,劉子亭,何毓蓉. 中國水土保持科學. 2006(03)
[9]Multisensor Comparisons for Validation of MODIS Vegetation Indices[J]. CHENG Qian Department of Environmental Resources Management & City Planning, College of Tourism, Zhejiang Gongshang University, Hangzhou 310035 (China).. Pedosphere. 2006(03)
[10]我國南方當前水土流失與生態(tài)安全中值得重視的問題[J]. 趙其國. 水土保持通報. 2006(02)
博士論文
[1]燕山山地森林植被恢復與重建理論和技術研究[D]. 趙良平.南京林業(yè)大學 2007
[2]黃土地區(qū)森林植被對坡面土壤侵蝕過程影響機理研究[D]. 張穎.北京林業(yè)大學 2007
[3]三峽庫區(qū)森林植被水源涵養(yǎng)及其保土功能研究[D]. 陳引珍.北京林業(yè)大學 2007
[4]廣西大青山退化森林植被特征及生態(tài)恢復研究[D]. 康冰.西北農(nóng)林科技大學 2007
[5]黃土地區(qū)流域森林植被格局對侵蝕產(chǎn)沙過程的調(diào)控研究[D]. 秦富倉.北京林業(yè)大學 2006
[6]植被恢復對退化紅壤易變碳及土壤呼吸的影響[D]. 謝錦升.北京林業(yè)大學 2005
[7]紅壤丘陵區(qū)人工林地生態(tài)學特征及其水土保持機理研究[D]. 丁軍.浙江大學 2003
[8]紅壤小流域水土流失規(guī)律及防治措施的研究[D]. 袁東海.浙江大學 2002
碩士論文
[1]不同植被恢復模式的水土保持效果及土壤水肥生態(tài)效應研究[D]. 胡江波.西北農(nóng)林科技大學 2007
[2]不同治理措施對侵蝕退化生態(tài)系統(tǒng)恢復的影響[D]. 蔣芳市.福建農(nóng)林大學 2007
[3]福建長汀重建生態(tài)系統(tǒng)馬尾松葉片氣體交換與葉綠素熒光特征研究[D]. 魏霞.福建師范大學 2007
[4]福建長汀重建生態(tài)系統(tǒng)植物樹干液流特征研究[D]. 鄭懷舟.福建師范大學 2007
[5]坡面植被格局對水土流失影響的實驗研究[D]. 沈中原.西安理工大學 2006
[6]長汀縣水土流失遙感監(jiān)測及其生態(tài)安全評價[D]. 江洪.福州大學 2005
[7]森林環(huán)境資源動態(tài)監(jiān)測指標及信息系統(tǒng)框架[D]. 劉旭東.福建農(nóng)林大學 2005
[8]紅壤坡地不同森林恢復類型水土保持效應及其機制研究[D]. 陳冬林.湖南農(nóng)業(yè)大學 2004
本文編號:3090954
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