基于遙感技術(shù)的水庫庫區(qū)桉樹種植對水資源保護和水土流失等的影響探究

楊靜學(xué)　陳亮雄　李偉添　高旖姍

摘 要 基于遙感技術(shù)的水庫庫區(qū)桉樹種植對水資源保護和水土流失等的影響，分析了廣東省桉樹分布、人工桉樹林的蒸散發(fā)以及庫區(qū)桉樹林水土保持作用影響，為解決和評價南方水庫庫區(qū)桉樹人工林種植對水資源保護影響等新問題奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 桉樹種植；水資源保護；水土保持

中圖分類號：TP79 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.27.035

桉樹原產(chǎn)于澳大利亞及附近島嶼，是世界三大速生樹種之一，具有經(jīng)濟林適應(yīng)性強、生長快，速生豐產(chǎn)性能好、產(chǎn)量高、周期短等特征[1]。

近年來，桉樹林在我國廣東、廣西、云南、海南等省區(qū)的種植面積日趨擴大，為農(nóng)民和地方財政帶來可觀的收入。同時，桉樹種植帶來的一系列生態(tài)環(huán)境問題也受到關(guān)注，尤其桉樹人工林水分問題是人們爭論和關(guān)注的焦點。過去在國外，桉樹人工林經(jīng)常被指責大量耗水及破壞當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，我國也有一些學(xué)者擔心大面積種植桉樹會對環(huán)境造成負面影響，桉樹及其他一些外來樹種大面積種植后的耗水情況及對當?shù)厮倪^程的影響已成為人們關(guān)注的焦點之一[2-3]。有人認為，桉樹是“抽水機”，大面積種植桉樹會過度消耗土壤水分，土壤疏水性增強，導(dǎo)致土壤流失和減少林地區(qū)域集水量，特別是南方水庫庫區(qū)周圍大量種植桉樹導(dǎo)致水資源量減少。但也有部分人認為，桉樹用水效率高，單位重量用水量不大。桉樹在速生期內(nèi)的需水量大，速生人工桉樹林土壤水分是否會過度消耗，是否會對生態(tài)環(huán)境造成威脅，目前還沒有定論。

在水資源日益危機的情況下，保護水源不容忽視。本研究基于遙感技術(shù)的水庫庫區(qū)桉樹種植對水資源保護和水土流失等的影響，研究了廣東省桉樹分布，桉樹林的蒸散發(fā)，以及庫區(qū)桉樹林水土保持作用影響。

1 研究方法

1.1 廣東省桉樹分布

基于遙感影像的桉樹解譯技術(shù)根據(jù)地貌不同有兩類特征。1）生長在山區(qū)的桉樹，因是人工種植，有整齊的耕種痕跡（一般是沿山脊、山谷、防火線方向，垂直較多）。在TM453彩色合成圖上呈黃綠色，間有灰色（或叫灰綠色），近水（桉樹在水邊長得好）、近路（采伐周期短，采伐時容易運輸），分布細碎（生態(tài)林區(qū)、原天然林區(qū)禁止種植等），同一顏色均勻（生長環(huán)境相同、種植時間相同、品種單一，生長速度相差不遠造成）。根據(jù)以上山區(qū)桉樹的構(gòu)圖特征，用目視判讀勾畫桉樹圖斑，或利用地理信息系統(tǒng)的魔棒功能（以2個象元為模糊分類基礎(chǔ)為好）自動勾畫桉樹圖斑。2）平緩地區(qū)的桉樹，由于該地區(qū)多種植水稻、蔬菜等農(nóng)作物（耕種整齊）或有草，故用TM472彩色合成圖判讀較好（7波段利于農(nóng)作物的判讀，2波段利于土壤、草的判別）。桉樹有突出的特征（桉樹生長較快，比農(nóng)作物、草高），灰綠或黃綠色，有顆粒感。根據(jù)以上平緩地區(qū)桉樹的構(gòu)圖特征，用地理信息系統(tǒng)的魔棒功能（以3～5個象元為模糊分類基礎(chǔ)為好）自動勾畫桉樹圖斑。

1.2 桉樹林的蒸散發(fā)

本次實驗采用的遙感蒸散模型為PT-T模型，它屬于半經(jīng)驗?zāi)Ｐ?，主要通過反演蒸散比（EF）從而推算區(qū)域的潛熱通量（LE），LE是蒸騰和蒸發(fā)作用而使用的那部分能量。EF是指潛熱通量與有效能量的比值，當G為0時，它能直觀地體現(xiàn)區(qū)域的水分和光能消耗效率。PT-T模型最早由Wang基于Jiang的蒸散發(fā)模型提出的，屬于Priestley-Taylor模型的擴展。PT-T模型屬于Priestley-Taylor模型的擴展。

1.3 庫區(qū)桉樹林水土保持作用影響

首先獲取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即獲取2006—2013年所有研究區(qū)無云時刻的高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)。選取兩個輪伐區(qū)純凈像元，計算桉樹林輪伐前后的植被覆蓋率、土壤侵蝕模數(shù)，進而分析水土保持作用系數(shù)的變化情況，從而評估其對水土流失的影響。覆蓋地表的作物植被有減緩侵蝕的保土作用，其抑制土壤侵蝕的能力或作用大小稱為植被水土保持作用系數(shù)或保土作用系數(shù)，用C表示。C值是具有概率概念的特性，其值變化在0～1，當無植被作用時，C=0；當植被作用達最大時，C=1。根據(jù)C的定義，其計算公式為：

2 結(jié)果與分析

2.1 廣東省桉樹分布分析結(jié)果

基于遙感影像的桉樹解譯結(jié)果顯示，全省各地區(qū)桉樹面積從大到小順序是湛江市、肇慶市、梅州市、河源市、江門市、惠州市、茂名市、清遠市、韶關(guān)市、陽江、廣州市、云浮市、汕尾市、揭陽市、佛山市、潮州市、東莞市、深圳、珠海市、中山市、汕頭市。湛江地區(qū)，特別是雷州市和廉江市，由于水熱條件好，地勢較平緩，適宜于種桉樹和做桉樹新品種研究，所以桉樹人工林較多。

2.2 桉樹林的蒸散發(fā)分析結(jié)果

圖1為本文實驗計算出的天然混交林和人工桉樹林樣區(qū)在不同植被指數(shù)下的潛熱通量（LE）的差異。由此說明在廣東省，當充分考慮天然混交林和桉樹林樣區(qū)各條件的一致性時，桉樹林耗水量大于天然混交林區(qū)域。說明桉樹林在廣東省這類濕潤氣候地區(qū)可能依然存在生長優(yōu)勢，也可能進一步影響該區(qū)域的水量平衡。

2.3 庫區(qū)桉樹林水土保持作用影響分析結(jié)果

實驗區(qū)水土保持作用系數(shù)如圖2所示。實驗區(qū)輪伐前水土保持作用系數(shù)約為0.74，2011年12月輪伐完畢時水土保持作用系數(shù)值約為0.47。2012年7月，目標像元區(qū)水土保持作用系數(shù)值開始逐漸回升，到2012年9月恢復(fù)到輪伐前的水平。2012年4—9月，水土保持作用系數(shù)的變化與時間成線性正相關(guān)關(guān)系。2012年9月之后，目標像元區(qū)水土保持作用系數(shù)不再有明顯變化。由時間分布可估算出輪伐對目標像元區(qū)水土保持作用系數(shù)的擾動持續(xù)時間為約11個月。以上輪伐規(guī)律雖可以使植被覆蓋最小的時期有效的開廣東省的汛期4—9月，然而，桉樹林的輪伐的對庫區(qū)水土保持作用系數(shù)的擾動程度較大，時間較長，依然會對水庫庫區(qū)的水土流失造成較大影響。

3 結(jié)論

研究表明，桉樹廣泛分布于廣東省21個地市，而湛江雷州市和廉江市桉樹人工林較多。桉樹林在廣東省這類濕潤氣候地區(qū)可能依然存在生長優(yōu)勢，也可能進一步影響該區(qū)域的水量平衡。桉樹林的輪伐的對庫區(qū)水土保持作用系數(shù)的擾動程度較大，時間較長，會對水庫庫區(qū)的水土流失造成較大影響。

參考文獻：

[1] 張雷，鄒進，胡吉敏.淺析桉樹種植對林區(qū)水文特性的影響[J].林業(yè)實用技術(shù)，2011（8）：11-13.

[2] 花忠利.雷州半島桉樹人工林3PG模型的研究[D].福建：福建農(nóng)林大學(xué)，2004.

[3] 李春陽，TuomelaK.桉樹的抗旱性研究進展[J].世界林業(yè)研究，1998，11（3）：22-27.

（責任編輯：趙中正）