基于3S技術(shù)的烏魯木齊河流域云杉天然林水源涵養(yǎng)功能定量評估.pdf

1、水源涵養(yǎng)是森林的重要生態(tài)功能，以往對森林水源涵養(yǎng)功能的研究大多基于林分尺度或坡面尺度，量化流域尺度森林水源涵養(yǎng)功能，既是水資源管理的需求也是多年來森林水源涵養(yǎng)功能研究的瓶頸。圍繞烏魯木齊河流域云杉天然林水源涵養(yǎng)功能定量評估問題，本文就以下四個方面展開研究:1.云杉林與地形因子（海拔、坡度、坡向）關(guān)系的定量研究;2.云杉林潛在分布區(qū)定量研究;3.流域森林變化與水文響應(yīng)定量研究;4.基于InVEST模型的流域水源涵養(yǎng)功能定量評估。上述研究將

2、為天山中部云杉林合理經(jīng)營管理及客觀評定流域尺度云杉林水源涵養(yǎng)功能提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)論如下:
　　基于3S技術(shù)的烏魯木齊河流域現(xiàn)有云杉林與地形因子關(guān)系定量研究表明:①云杉林分布面積大小與海拔服從韋伯函數(shù)分布，83％的云杉林分布在海拔2000～2600 m，海拔2200～2400 m是其最宜分布區(qū);②云杉林在坡向上的分布受生境綜合指數(shù)制約，在生境綜合指數(shù)最優(yōu)(0.7～0.8)的陰坡分布58.93％的云杉林，在西北坡和東北坡分布3

3、0.25％云杉林，在生境綜合指數(shù)最低(0.3～0.4)的陽坡則無云杉林分布;③使用高斯函數(shù)可定量刻畫云杉林在不同坡度上的分布狀況，83％的云杉分布在坡度16°～45°之間，陡坡(26°～35°)云杉分布頻率最大，達(dá)35％。
　　基于實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)與GIS空間建模技術(shù)構(gòu)建的生境指數(shù)模型，對云杉林潛在分布區(qū)的預(yù)測表明:①研究區(qū)有7.01×103hm2的林地下限帶、林間空地及陰坡半陰坡區(qū)域可作為云杉潛在分布區(qū)（占研究區(qū)總面積6.37％），

4、是未來林地的發(fā)展空間;②基于生境指數(shù)模型模擬的云杉潛在分布區(qū)與現(xiàn)有云杉林分布區(qū)生境條件差異不顯著，與云杉林不可分布區(qū)生境差異極顯著。
　　基于SWAT模型，對設(shè)定流域不同面積云杉林的水文響應(yīng)分析表明:①SWAT模型能較好的模擬烏魯木齊河流域月徑流過程;②在林地狀況恒定前提下，影響模型模擬最敏感參數(shù)為CN2，率定期與驗(yàn)證期R2和Ens均高于0.85、相對誤差|Re|均小于5％，模型模擬精度較高;③在相同氣象條件下，豐水年、平水年、枯

5、水年云杉林變化與徑流量呈線性相關(guān)，云杉林面積每增加1％，三種年份徑流量分別減少0.22 m3/s、0.21 m3/s、0.16 m3/s，且在豐水年和平水年徑流增加更顯著;④隨著流域云杉林面積的減少直至消失，徑流差異的變異系數(shù)、波動范圍變化逐漸增大，當(dāng)林地覆蓋率由14.54％到0％，徑流波動范圍擴(kuò)大6.16倍。
　　基于InVEST模型對流域尺度水源涵養(yǎng)功能定量研究表明:①InVEST模型可較好的評估流域尺度水源涵養(yǎng)量。通過InV

6、EST模型的模擬，烏魯木齊河流域云杉林區(qū)水源涵養(yǎng)總量為4.93×106 m3，占研究區(qū)水源涵養(yǎng)總量(2.41×107 m3)的20.46％，林區(qū)平均水源涵養(yǎng)深度為54.25 mm;②云杉林區(qū)水源涵養(yǎng)量的貢獻(xiàn)率與森林面積密切相關(guān)，其水源涵養(yǎng)量貢獻(xiàn)率在海拔、坡度、坡向上的分布與云杉林的空間分布格局一致;而每公頃水源涵養(yǎng)量則隨海拔升高先增大后降低、隨坡度增大而降低，越接近陰坡，水源涵養(yǎng)能力越強(qiáng);③研究區(qū)各地類中以林地水源涵養(yǎng)能力最強(qiáng)（每公頃水