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1、黄土高原小流域植被特征及其季节变化1 引 言降雨导致的土壤侵蚀是一个世界范围内的大问题,植被覆盖对水土流失影响很大。溅蚀在水蚀中是一个重要的因素,而在有充分植被覆盖的情况下,却很少甚至不发生土壤侵蚀,植被对土壤的保护作用主要是其消耗了雨滴的动能。植被在降雨过程中截留并储存了部分降雨,并且改变了雨滴的特性,如雨滴的体积和空间分布。植被同时还对入渗和地表径流产生影响。植被特征是进行土壤侵蚀预报的一个重要参数。例如,LISEM模型——一个基于次降雨过程的土壤侵蚀模型,就用到了植物盖度、高度和叶面积指数来计算截留和溅蚀。植被特征随季节发生很大变化,为了准确预报1年中不同时
2、间的土壤侵蚀,有必要了解1年中植被特征的变化情况。本文选择了黄土高原安塞县小南沟小流域(面积3.57km2),于1998年、1999年和2000年3年,每年5～10月,每隔2周对其植被特征及其季节变化进行了测量,并对结果进行了分析和讨论。2 测量方法进行测量的植被特征包括植物盖度、高度和叶面积指数。由于在不同的土地利用情况下,其植被特征和季节变化不同,故选择了17个不同的土地利用类型来进行测量,主要包括林地、果园、荒草地、灌木、休闲地和农地,其中农地又分不同作物分别进行测量,主要有谷子、糜子、玉米、马铃署和荞麦。此外还在流域内安放了5个自动雨量筒记录降雨情况。2.
3、1 植被盖度测量本文使用了两种方法进行测量:(1)目估法:方法是肉眼垂直向下看,参考一张附有各种覆盖比例的黑白图表依据经验进行判断,确定其植被覆盖率;如果覆盖不均匀,则对每个样地进行10次估侧,取其平均值;(2)照相法,使用相机在距离地表3～4m处垂直向下拍摄,将照片扫描进入计算机,用图像处理方法计算获得植被覆盖率,这种方法主要用于农地。2.2 叶面积指数测量对草地、农地和林地采用不同的方法进行测量。对于草地,选择1块0.25m2(0.5m×0.5m)的样地,采集样地上所有的草,在实验室将其扫描成黑白图像并计算出所有叶子的面积A,最后草地的叶面积指数由以下公式获得
4、:LAIg=Aö0.25。对于农地,选择1块1m2(1m×1m)的样地,统计该样地内的作物株数N,然后选择有代表性的15株作物统计每株作物的叶子数(n1,n2,...,n15),然后采集有代表性的20片叶子,将其扫描并计算每片叶子的平均面积a,最后农地叶面积指数计算如下:LAIC=N×((n1+n2+...+n1515)×a对于林地,选择1块100m2(10m×10m)的样地,统计样地内树木的株数N,选择15株有代表性的树木,统计其每株树木的树枝数(n1,n2,...,n15),并统计每枝树枝平均的叶子数m,然后采集20片有代表性的叶子,将其扫描并计算每片叶子的平
5、均面积a,最后林地的叶面积指数计算如下:LAIw=N×((n1+n2+...+n1515)×m×aö1002.3 植被高度的测量对于草地和农地,随机选择10株植物,用卷尺测量其高度,然后计算其平均值。对于林地,则使用三角形相似原理测量其高度。3 结果与讨论3.1 植被特征在大南沟流域,近一半的土地利用方式是农地,主要的农作物是玉米、谷子、糜子、马铃署、荞麦和大豆。除了农地之外,还有荒草地、休闲地、灌丛、林地和果园。表1所示的是1999年测得的结果。本流域内最高的是柳树和刺槐,其高度超过10m,主要分布在切沟和冲沟底部,林地同时还具有最大的叶面积指数(大于7),其盖
6、度可以超过80%。果园果树的高度一般在3m左右,叶面积指数最大可到3.48,盖度中等(小于40%)。灌丛主要分布在流域南部,高度不超过1m,但其最大盖度可达90%。休闲地和荒草地的植被特征类似,叶面积指数可到2,小于45à的盖度,高度一般小于0.5m。对于农地,玉米具有最大的高度和叶面积指数,这两项指标在1998年9月分别达到1.995m和4.49。农地的平均盖度一般小于50%,但间作农地可达80%甚至90%。由于降雨量的年际变化大,农作物的特征值,尤其是叶面积指数所能达到的最大值也有很大的年际变化。3.2 植被盖度的季节变化大南沟流域冬季没有植被覆盖,也几乎没有
7、降雨。植被在春天开始生长,夏天达到鼎盛,秋天衰落。林地、果园、灌丛和荒草地的盖度要高于农地,并且在5月份即能达到30%,而后在整个夏天持续增长,可以将较高的盖度保持到9月甚至10月。休闲地盖度的季节变化与上述特征相似,但其最大值在1999年仅为20%。如表1中的是1999年(旱年)上述植被盖度的季节变化。1998年(平水年)林地和果园盖度的季节变化与1999年相似,但1998年的平均盖度较大。1998年和2000年荒草地和休闲地盖度的季节变化也与1999年相似。而灌丛的盖度在1998年持续增长,在9月份达到90%,而1999年只达到50%。 农作物盖度的季节变化
8、与上述植被
