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基于“源—汇”模型的植被缓冲带构建技术研究

曾毅  
【摘要】:长江上游特殊的地形地貌、土壤和植被条件,不合理的土地利用方式以及农药化肥的大量施用等因素造成了该区域严重的非点源污染,而植被缓冲带是控制非点源污染的关键措施。本文以重庆市开县为例,基于“源-汇”景观模型,通过开县各汇水区的景观空间负荷对比指数(LWLI)的计算,判定其发生非点源污染的可能性,确定了植被缓冲带位置,并通过景观空间负荷对比指数判定了植被缓冲带所需设置的宽度。参照三峡库区河流的典型近自然植物群落,提出了重庆开县缓冲带植物群落构建的优化模式。研究结果如下: (1)基于ArcGIS水文分析模块对重庆开县的DEM数据进行分析,将开县分为5个汇水区。汇水区1面积最大,为864.11km2,汇水区4面积最小,为683.93km2,各汇水区的平均面积是777.75km2。应用ERDAS影像分析软件将开县土地利用类型分为草地、林地、裸地、农田、建筑和水体6个斑块类型,其中,草地、林地、裸地、农田、建筑和水体的面积分别为238.25km2、1835.62km2、37.77km2、1525.23km2、96.24km2和155.62km2,林地和农田这两种斑块类型占开县的比例最大。草地和裸地斑块类型主要集中在汇水区1中。 (2)基于“源-汇”景观理论模型,分别从相对距离、相对高程和坡度三个方面计算得出各个汇水区的景观负荷对比指数(LWLI)。其中汇水区1、汇水区4和汇水区5的LWLI小于阈值0.5,分别为0.0891、0.4643和0.4936,表明这3个汇水区发生非点源污染的可能性小。汇水区2和汇水区3的LWLI大于阈值0.5,分别为0.5165和0.5563,表明这2个汇水区发生非点源污染的可能性较大,需要设置植被缓冲带。 (3)综合考虑各汇水区LWLI值、开县的土地利用格局及当地的经济发展水平,汇水区2和汇水区3以沿河岸边设置植被缓冲带为主,以沿河岸边等高线设置乔灌草结构植被缓冲带和现有植被缓冲带的优化改造为辅。特别是当河岸为建设用地或者居住区时,可以在建设用地以外沿河流两岸等高线设置植被缓冲带。 (4)基于植被缓冲带宽度设计流程图,通过“源-汇”景观模型进行判断,当在汇水区2沿河岸边设置15m植被缓冲带,其LWLI值为0.4551,小于阂值0.5,能够显著降低汇水区2发生非点源污染的可能性;在汇水区3沿河岸边设置15m植被缓冲带,其LWLI值为0.4211,小于阈值0.5,能够显著降低汇水区3发生非点源污染的可能性。 (5)汇水区2和汇水区3内消落带的植物配置包括草本群落和乔灌草群落。草本群落结构模式为:苍耳+狗牙根群落,茅叶荩草+狗尾草群落,苍耳+无芒稗群落,茅叶荩草+白蒿群落,茅叶荩草+艾蒿群落,苦蒿+白茅群落,白茅+白蒿群落,扁穗牛鞭草群落,双穗雀稗群落等。乔灌草群落结构模式在不同高程区有所差异,低高程区(接近水体)为:秋华柳、枫杨+空心莲子草;中高程区为:水翁、落羽杉+火炭母、皇竹草;高程区(接近岸坡)为:池杉、栓皮栎+香附子。 (6)将汇水区2和汇水区3的河道分为城镇河段、乡村河段和其他河段3种类型。城镇河段植被缓冲带有3种模式:模式1(杜英+山茱萸+紫花苜宿;杜英+紫荆+紫花苜宿;杜英+紫荆+紫花苜宿);模式2(三角槭+小蜡+高羊茅;樟树+紫薇+高羊茅;(乌桕、樟树)+紫薇+高羊茅);模式3(水杉+秋花柳+美人蕉:女贞+木槿+狗牙根;红枫+木槿+麦冬)。乡村河段植被缓冲带有5种模式:模式1(枫杨+美丽胡枝子+狗牙根;枫香+美丽胡枝子+狗牙根;女贞+南天竺+狗牙根);模式2(垂柳+硕苞蔷薇+狗牙根;湿地松+木槿+狗牙根;湿地松+木槿+狗牙根);模式3(乌桕+细叶水团花+扁穗牛鞭草;油桐+伞房决明+野古草;加拿大杨+伞房决明+野古草);模式4(垂柳+班茅;黄檀+海桐+野古草;水杉+南天竺+野古草);模式5(木芙蓉+狗牙根;木芙蓉+狗牙根;枫香+夹竹桃)。其他河段植被缓冲带2种模式:模式1(中华蚊母树+野古草;马棘+野古草;马棘+野古草);模式2(山茱萸+狗牙根;紫穗槐+狗牙根;紫穗槐+狗牙根)。


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