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FES 让“二维”遥感影像更准确反映“三维”南方红壤区水土流失情

发布时间:2020-12-23 12:31 作者:真人麻将

  植被覆盖管理措施因子(C)的合理估算及空间分布特征,是通用土壤流失方程(USLE)有效应用于南方红壤区水土流失估测的重要基础。受林分冠层光谱优势影响,“三维”客观世界“二维”化的遥感影像中不能有效体现不同植被覆盖和土地管理措施对降雨减蚀功能的差异性,也未能直接客观地反演植被覆盖对降雨减蚀作用。

  福建农林大学刘健教授研究团队发表于Frontiers of Earth Science 2020年第三期的研究论文《Developing a USLE cover and management factor (C)for forested regions of southern China》,依托3S技术与资源优化利用福建省高等学校重点实验室和福建省资源环境监测与可持续经营利用重点实验室,结合国家自然科学基金青年项目《南方红壤水土流失区植被覆盖与管理因子(C因子)遥感重建研究(41401385)》和面上项目《林分垂直结构降雨减蚀功能遥感量化模拟(31770760)》,以典型的南方红壤水土流失区福建省长汀县为研究对象,系统地开展红壤区植被覆盖与管理措施因子(C)的遥感重构研究。

  叶面积指数(LAI)具有明显的植被特征生态学意义,可反映出植被的结构、分布密度和生物量信息,是表征植物冠层结构的重要指标。土壤基础呼吸受灌草层盖度、枯枝落叶层厚度的影响,在一定程度上反映林下土壤肥力,是土壤微生物数量和活性的重要体现,也是指示土壤健康和土壤环境质量变化的重要指标。鉴于此,在本次研究中,以LAI体现林冠层差异,以土壤基础呼吸内隐林下植被表层(枯枝落叶、草本层)差异,综合二者,基于遥感重构植被覆盖与管理措施因子,改进传统单一植被覆盖参数的差异性不足。整体思路见图1。

  利用LAI-2200植物冠层分析仪,实地测量LAI,结合同期Pleiades遥感数据提取相关植被指数,研究LAI和植被指数间的相关关系,构建LAI遥感反演模型,实现区域LAI遥感反演(图2)。

  利用研究区Pleiades遥感影像和同期气候数据,通过CASA模型,采用替代法思路实现研究区土壤基础呼吸的遥感间接测定(图3),利用LI-8100土壤碳通量自动测量系统实测的土壤呼吸进行精度验证与控制。在此基础上,利用野外实测灌草层盖度、枯枝落叶层厚度等基础数据,研究遥感间接测定的土壤基础呼吸与林下灌草层盖度、枯枝落叶层厚度等指标的关系,探析土壤基础呼吸应用于模拟指示林下植被和枯枝落叶层的适用性和稳定性。

  研究LAI、土壤基础呼吸与传统植被覆盖的量化关系,重构植被覆盖与管理措施因子量化模型,并通过径流小区的实测土壤流失量进行比对,实现植被覆盖与管理措施因子的遥感重构(图4),为更准精准地估算南方红壤水土流失提供理论参考与技术支持。

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