趙清賀，徐珊珊，劉世梁

1.河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南 開封 475004

2.北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院水環(huán)境模擬國家重點實驗室，北京 100875

坡面植被斑塊水土保持功能的景觀圖譜表達

趙清賀1，徐珊珊1，劉世梁2

1.河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南 開封 475004

2.北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院水環(huán)境模擬國家重點實驗室，北京 100875

本文基于景觀生態(tài)學(xué)格局與過程關(guān)系研究的定量思維，以地學(xué)信息圖譜的圖形思維方式反映植被空間格局和水土流失過程的關(guān)系，以河岸植被緩沖帶水土保持功能為例，在構(gòu)建坡面植被分布格局的景觀圖譜序列的基礎(chǔ)上，利用滲透指數(shù)指示植被水土保持功能，分析不同植被格局下水土保持功能的變化，對坡面植被格局的水土保持功能進行景觀圖譜表達。結(jié)果表明，在斑塊位置、方向、聚集程度、鑲嵌方式4種植被斑塊分布類型中，在相同植被蓋度下，斑塊方向和聚集程度是控制水土流失的有效格局。通過對比不同植被分布類型的滲透值表明，植被分散于坡底并沿等高線方向或者與水流平行的方向分布時水土保持效果較好。本研究結(jié)果可為坡面植被水土保持效益的識別、提高提供重要參考。

地學(xué)信息圖譜；植被格局；水土保持；河岸植被緩沖帶

引言

地學(xué)信息圖譜是基于空間信息技術(shù)提出的、用數(shù)字化和系列化的圖形圖像顯示和揭示地球系統(tǒng)各要素和現(xiàn)象空間結(jié)構(gòu)特征與時空變化規(guī)律的一種新的地學(xué)研究框架方法，其具有圖形與譜系的雙重特性，可簡潔、直觀地可視化表達復(fù)雜問題的本質(zhì)[1-2]。因此，利用地學(xué)信息圖譜的方法來研究景觀要素的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，能完善地表達地表景觀格局演化的過程，亦能描述特定景觀格局與生態(tài)過程所呈現(xiàn)的景觀功能[3]。景觀格局與生態(tài)過程之間的相互關(guān)系一直是景觀生態(tài)學(xué)研究中的熱點問題，具體可表達為“格局影響過程，過程改變格局”，但二者之間的關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜 (如，非線性的、復(fù)雜的、耦合與反饋關(guān)系)，并隨研究尺度的變化而變化，因此針對特定的問題往往需要把二者耦合起來進行研究[4,5]。耦合研究一般包括兩種途徑，一為小尺度或已知的格局變化條件下針對特定生態(tài)過程及其響應(yīng)進行觀察和監(jiān)測的耦合，二為運用系統(tǒng)分析和模擬的耦合，小尺度上的耦合可為大尺度上的耦合提供了一定的驗證基礎(chǔ)[4]。

土壤侵蝕過程是受景觀格局的調(diào)控的土壤物質(zhì)的遷移和再分配過程，其與景觀格局之間相互關(guān)系的研究眾多，并在不同尺度上描述格局-土壤流失的相互關(guān)系，是土壤侵蝕研究中應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)原理和方法的典范，但在不同尺度上對二者耦合的有效工具比較少[4,6]。其中，在小尺度上直接觀測的耦合可控性高、方式靈活，發(fā)展較為成熟，但小尺度上的觀測耦合具有一定的局限性，其成果不能直接作為較大尺度耦合的結(jié)論[4,5,7]。另外，無論是地理學(xué)研究還是生態(tài)學(xué)研究，最終目的都是在直接觀測的基礎(chǔ)上發(fā)展和建立模型進行預(yù)測[4]。因此，發(fā)展和建立耦合景觀格局與土壤侵蝕過程的系統(tǒng)模型，是彌補小尺度直接觀測耦合不足之處及深入分析景觀格局與土壤侵蝕過程耦合內(nèi)在機制的重要手段[7]。在景觀格局與土壤侵蝕過程耦合模擬研究中，相比于土地利用格局與流域生態(tài)水文過程的耦合模擬，基于景觀指數(shù)的耦合模擬是較為簡單有效的方法[4]。前人在總結(jié)“Fragstats 指數(shù)家族”關(guān)聯(lián)生態(tài)過程時缺少生態(tài)相關(guān)性的固有缺陷的基礎(chǔ)上，根據(jù)土壤侵蝕過程自身特點，發(fā)展出諸如多尺度土壤侵蝕評價指數(shù)[8,9]、景觀空間負荷對比指數(shù)[10]、方向性滲透指數(shù)[11]及其修正版的滲透指數(shù)[12]、徑流泥沙匯流路徑長度指數(shù)[13]、斑塊順坡/橫坡連通度指數(shù)[14]等耦合土壤侵蝕過程和景觀格局的指數(shù)，有效推進了景觀格局與土壤侵蝕相互關(guān)系研究[6]。其中，滲透指數(shù) (Leakiness index，LI) 通過分析植被和地形等景觀要素對徑流連通性的影響，進而表征次降雨事件中景觀格局滯留水土的能力，在揭示景觀水土保持能力方面優(yōu)勢明顯。

對于土壤侵蝕過程機理模型而言，首先需從坡面尺度上對其研究，之后拓展到更大尺度[4]。在坡面尺度上，植被與水土保持之間的關(guān)系一直是坡面侵蝕研究的重點。植被建設(shè)是防止水土流失的有效措施之一，之前關(guān)于植被對土壤侵蝕作用的研究多數(shù)僅從整體上將植被蓋度考慮在內(nèi)[15]，很少將植被斑塊的分布格局(如斑塊位置、方向以及聚集程度等因素) 考慮在內(nèi)[16]。以斑塊的分布位置為例，尤其在坡面侵蝕過程中，不同的分布位置對水土保持的作用明顯不同，若植被位于景觀底部 (接近河流或出口的地方)，植被對水土的保持效率就越高；裸土則反之。但是，目前較少有研究根據(jù)指數(shù)模型分析植被不同格局進而研究其水土保持作用。因此，本研究在構(gòu)建坡面植被分布格局的景觀圖譜序列的基礎(chǔ)上，利用滲透指數(shù)指示植被水土保持功能，分析不同植被格局下水土保持功能的變化，對坡面植被格局的水土保持功能進行景觀圖譜表達，以期為提高坡面植被水土保持效率提供參考。

1 研究方法

1.1 景觀圖譜序列設(shè)計

景觀圖譜的設(shè)計以柵格數(shù)據(jù)的建立為基礎(chǔ)，通過建立 100 行×50 列大小為 30 m 的柵格模型，在控制總植被蓋度不變的條件下，改變植被斑塊的分布格局，從而將不同格局對水土保持功能的影響進行對比。需說明的是，一般植被保持水土的臨界蓋度在 50% 以上，為使不同植被屬性保水效果的差異表現(xiàn)的更為明顯，本研究在建立景觀圖譜時,選取40%的植被蓋度為總蓋度，通過建立 50 (長) × 100 (寬) 大小的漁網(wǎng)，根據(jù)不同的屬性為柵格隨機賦值，每個柵格的取值范圍在 0 到 1 之間，使所賦值的柵格總和達到 2000，以確保整體蓋度為 40%。本研究中景觀圖譜的設(shè)計，主要考慮坡面植被斑塊位置 (上、中、下)、植被斑塊方向 (水平方向、垂直方向、交錯網(wǎng)格)、植被斑塊聚集程度 (緊湊、分散)、植被斑塊鑲嵌方式 (緊密、疏散) 4 種植被斑塊分布類型，每類設(shè)置 2-3 個處理。

1.2 滲透指數(shù)計算

次降雨事件中，水流流經(jīng)地表的過程中遇到的阻礙越大，產(chǎn)流產(chǎn)沙的機率就越低，入滲和沉積的可能性就越大；反之，則產(chǎn)流產(chǎn)沙的機率就越高，入河泥沙越多，水土流失就越嚴重[7，11]。在此過程中，植被斑塊和洼地作為“匯”景觀，能夠有效減緩地表徑流、提高土壤抗蝕性、增加入滲，從而達到保持水土的功效；而裸土斑塊和坡面作為“源”景觀，能減少地表對徑流的阻力、增加水流流速，從而加劇土壤侵蝕[11，12]。在 LI 計算過程中，考慮到徑流從源區(qū)到達目標區(qū)域時，源匯景觀單元在水流過程中的作用，以及每個景觀單元的位置對水土保持的貢獻，最終達到定量評價景觀水土保持功能的目的[12]。滲透指數(shù) (LI)計算所需數(shù)據(jù)類型為柵格數(shù)據(jù)，主要包括植被蓋度與地形數(shù)據(jù)。其中，植被蓋度 (VC) 根據(jù)歸一化植被指數(shù) (NDVI) 計算，本研究植被分布為根據(jù)景觀圖譜進行的人為設(shè)定，每個植被柵格的蓋度為根據(jù)景觀圖譜序列進行的隨機賦值；地形數(shù)據(jù)為針對特定研究區(qū)截取的、分辨率 30 m 的 DEM 數(shù)據(jù)。滲透指數(shù)的具體計算方法見參考文獻[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被斑塊位置對水土保持功能的影響

降雨過程中，植被斑塊在坡面上的分布位置影響植被的水土保持效果。除了模擬實驗外，通過建立模型，并用相應(yīng)的指標來反映植被位置對侵蝕的作用也是研究水土流失的有效方法[4-6]。本研究通過建立上、中、下 3 種植被斑塊位置模型，以滲透指數(shù)的變化來分析植被斑塊位置的水土保持效應(yīng)。

圖1 LI 隨植被位置的變化的示意圖Fig.1 Schematic diagram for LI variation at different slope positions

如圖1 所示，40% 的植被蓋度分別位于坡面的上、中、下部時，LI 值逐漸降低，表明植被的水土保持能力逐漸增強，坡面植被所處位置不同產(chǎn)生的水保效應(yīng)也會有所差異。坡面底部植被保持水土的能力略高于中部和頂部，這與植被在坡底聚集時，對整個坡面的水土都有一定的攔截作用有關(guān)，可以防止泥沙以及污染物蔓延至農(nóng)田、河流等區(qū)域；除滯留水土外，被攔截的泥沙經(jīng)沉積而抬高地表基面，可達到減緩坡度、削弱水土流失的功效。當(dāng)植被位于坡面的中間部位時，只對上坡面的來水起到一定的攔截作用，在一定程度上能夠減小流速，增加入滲；當(dāng)水流到達下坡面時，水流不受植被阻礙，流速會再次增加。但是植被位于中間，會使徑流到達坡底的路徑減短，流速再次增加后所攜帶的泥沙會相應(yīng)減少，因此與植被分布于上坡面時相比，LI 有一定的下降，其保水能力相對提高。當(dāng)植被分布于坡面頂部時，能夠攔截水土的有效面積僅僅是頂部有植被覆蓋的部分，其滯留水土的面積也是有限的。徑流穿過坡頂后，在到達坡底較長的徑流路徑過程中，裸土起到“源”的作用，外加坡面效應(yīng)，順坡長度有所增加，加劇了水土流失。因此植被在坡面頂部分布時，LI 值最大，其水土保持能力最弱?；诖?，在對坡地開發(fā)利用時，盡量保護下坡面，以便有效攔截泥沙等物質(zhì)進入河流。因此，對于整個流域而言，河岸植被緩沖帶處于最下坡，為了減少河流污染與侵蝕，要加強對河岸植被緩沖帶的保護與管理，使其水土保持等生態(tài)效益最大化。

根據(jù)植被分布的方向，計算得到 3 種不同方向下的 LI 值。如圖2 所示，總蓋度在 40% 的情況下，植被水平分布時 LI 值為 0.115，垂直分布時 LI 值為0.154，網(wǎng)格分布時 LI 值為 0.124。植被水平分布時保水能力要比垂直分布和網(wǎng)格分布時強。在坡面尺度下，水平分布的格局使植被在坡面的上、中、下部均有分布，使順坡長度相應(yīng)減小，而且水平分布使植被與坡向垂直，水流過程中遇到阻礙較多，增加徑流距離，從而減緩流速，增強入滲，能夠更加有效地攔截泥沙。當(dāng)植被垂直分布時，雖有部分植被分布，但量較少且植被和裸土斑塊均與坡向一致，植被斑塊能夠攔截部分水流，但在裸土斑塊中徑流順坡而下；外加裸土斑塊中地表結(jié)皮形成的可能性很大，使表層土壤的下滲毛細管阻塞，嚴重阻礙了水流入滲速率，一定程度上加劇了水土流失，致使垂直格局下的 LI 值大于水平和網(wǎng)格分布下的LI值。網(wǎng)狀格局將坡面分割為相互交錯的植被條帶，但植被周圍依然有大塊裸土分布，致使水流和泥沙經(jīng)過裸土后很難被徑流攜帶運移。所以植被網(wǎng)格分布情況下，泥沙被剝離運移的機率較小，同時徑流路徑長度增加，這種結(jié)構(gòu)對減流減沙作用也較為明顯。因此，對河岸植被緩沖帶來說，植被與河流水平分布或呈網(wǎng)格分布，其水土保持的效果要比垂直于河流分布效果明顯，在植被格局優(yōu)化配置過程中，植被應(yīng)沿著與坡向垂直或沿著等高線方向布置，達到削弱徑流連通性、減少徑流、增加入滲的目的。

2.2 植被斑塊方向?qū)λ帘３止δ艿挠绊?/h3>

斑塊方向是植被格局的重要內(nèi)容之一，植被斑塊分布方向不同對水土保持的作用也不相同。本研究中斑塊方向主要指水平方向、垂直方向以及水平和垂直交錯的網(wǎng)格。以往研究中，對景觀異質(zhì)性分析較多，即植被景觀中的裸土斑塊和裸土景觀中的植被斑塊對產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響[17]。斑塊的方向在某種意義上也可劃分至景觀異質(zhì)性中，但是關(guān)于斑塊方向?qū)λ亮魇в绊懙难芯枯^少[18]。本研究通過建立模型分析 3 種情況下 LI 的變化情況，將植被對水土保持的作用進行對比，探討更有效的水保措施。

圖2 LI 隨植被斑塊方向的變化的示意圖Fig.2 Schematic diagram for LI variation with different patch orientations

2.3 植被斑塊聚集程度對水土保持功能的影響

就水土流失過程而言，當(dāng)水流量大于地表入滲量時就會產(chǎn)生徑流，隨著徑流增加，泥沙等顆粒物質(zhì)發(fā)生運移，在運移過程中，遇到的阻礙越多發(fā)生侵蝕的幾率就越小，反之亦然[19]。因此，泥沙和水流在路徑中的連通性會影響水土流失。以往研究較多關(guān)注在尺度變化下景觀功能隨景觀格局的變化情況，但運用耦合指數(shù)來表征斑塊不同聚集程度下景觀功能的研究相對較少，不同的聚集程度對連通性的影響不同，進而對水土保持產(chǎn)生不同的作用[6]。

圖3 LI 隨植被斑塊聚集程度的變化示意圖注：黑色部分為植被，白色部分為裸土Fig.3 Schematic diagram for LI variation with different aggregation degreesNote: Black and white patch indicate vegetation and bare soil patch respectively

如圖3 所示。植被總蓋度一定時，緊湊聚集格局下 LI 值為 0.183，分散聚集格局下 LI 值為 0.161，表明分散聚集比緊湊聚集水土保持能力要高。當(dāng)植被緊湊聚集時，雖然聚集程度較高，但是在水流路徑中，對徑流的阻擋時間短，流速降低較慢。而且在多流向的情況下，徑流會通過其他裸土斑塊流向目標區(qū)域。當(dāng)植被斑塊分散聚集時，其分布較廣，增加水流阻力，減緩流速，使泥沙營養(yǎng)物質(zhì)在水流途中被植被攔截。而且較為分散的斑塊能夠中斷徑流連通性，使徑流路線的曲折程度加強，增強了徑流到達目標區(qū)域的困難。研究中的分散聚集并不等同于零星分布，分散布局是指斑塊之間的距離相對增加，但是整體上仍處于聚集狀態(tài)。而零星分布主要指每個斑塊獨立存在，與其他斑塊相距甚遠，不能形成集群。因此，為了增強河岸植被緩沖帶的水保能力，在植被恢復(fù)的過程中，除了增加蓋度外，還應(yīng)該注重植被的格局，尤其是人工種植時，應(yīng)保持一定的距離同時又要確保植被的集群分布。

2.4 植被斑塊鑲嵌方式對水土保持功能的影響

景觀破碎化為在自然或人為因素干擾下，景觀由單一均質(zhì)的連續(xù)整體向復(fù)雜的不連續(xù)的斑塊鑲嵌體發(fā)展的趨勢。景觀破碎化可使要素間或生態(tài)系統(tǒng)功能間的連續(xù)性減少，進而使水、土和營養(yǎng)物質(zhì)在空間上重新分配[20]。本研究中植被斑塊的不同鑲嵌方式亦指景觀坡面植被斑塊的不同破碎程度，其中疏散鑲嵌格局下斑塊破碎程度嚴重，緊密鑲嵌格局下破碎程度較輕，不同的鑲嵌方式通過影響水文連通性使景觀水土保持功能有所差異。

圖4 LI 隨植被斑塊鑲嵌方式的變化示意圖Fig.4 Schematic diagram for LI variation with different mosaic patterns

如圖4 所示，疏散鑲嵌時 LI 值為 0.418，緊密鑲嵌時值為 0.440，雖然差異較小，但在一定程度上表明緊密鑲嵌格局的水土保持功能偏弱，而疏散鑲嵌時功能較強。造成這種現(xiàn)象的原因是由于：緊密鑲嵌格局中植被分布較集中，同樣裸土斑塊也呈較大面積聚集的狀態(tài)，雖然植被能夠增加入滲減緩徑流，但聚集的裸土為徑流的連通性創(chuàng)造了有利條件，使徑流路徑中的阻礙減少，加劇水土流失。而在疏散鑲嵌的格局下，植被呈分散布局的狀態(tài)，雖然植被斑塊和裸土斑塊面積相對較小，但對徑流攔截的頻率提高，徑流斷流使其連通性遭到破壞，流路的阻礙增強，流長增加，使徑流攜沙能力下降。因此在增加入滲的同時，能夠有效地削弱徑流攔截泥沙。在兩種不同的鑲嵌方式下，植被格局通過影響徑流連通性進而影響 LI，雖疏散鑲嵌的優(yōu)勢較緊密鑲嵌明顯，但重度破碎 (如斑塊零星分布) 將會對水土保持產(chǎn)生不利影響。因此，在植被完全覆蓋地表不太現(xiàn)實情況下，針對河岸植被緩沖帶，需在有限的空間與資源條件下，將植被斑塊分散布局，以增加徑流的復(fù)雜性和曲折性，進而使植被在減流減沙方面的作用得以充分發(fā)揮。

圖5 不同植被格局下 LI 的對比Fig.5 Comparison of LI value among all vegetation patterns

2.5 不同植被格局水土保持功能對比

如圖6 所示，4 類格局中，LI 值變化情況為：鑲嵌方式＞斑塊位置＞聚集程度＞斑塊方向。植被斑塊方向的 LI 值相對最低，水土保持功能較強。整體而言，植被斑塊在不同方向和聚集程度情況下對水土保持的效果較為明顯。基于情景模擬中 LI 的變化情況，在利用植被蓋度對景觀水土流失進行調(diào)控時，應(yīng)著重在植被斑塊方向和聚集程度方面進行植被格局的優(yōu)化，在特定蓋度下使水土保持效益達到最優(yōu)。

3 結(jié)論

本文基于景觀生態(tài)學(xué)格局與過程研究的定量思維，以地學(xué)信息圖譜反映植被空間格局和水土流失過程的圖形思維方式，以河岸植被緩沖帶水土保持功能為例，探索了景觀信息圖譜方法圖示坡面不同植被分布方式的水土保持功能。結(jié)果表明：在相同植被蓋度下，對于坡面植被斑塊位置，植被坡底分布能夠有效攔截坡面中上部的來水來沙，對水土保持的優(yōu)勢較為明顯；對于植被斑塊不同分布方向，水平分布格局效果最為明顯；對于植被斑塊聚集程度，分散聚集時水土保持效果較好；對于植被斑塊鑲嵌方式 (或破碎程度)，植被與裸土鑲嵌分布時水土保持效果較好。對比 4 種植被斑塊分布類型可知，斑塊方向以及聚集程度是控制水土流失的有效格局。對于河岸植被緩沖帶而言，其位于坡面最下方，緊鄰河流，在保護坡底植被的同時，最好沿等高線方向或者與水流平行的方向進行植被的恢復(fù)與種植。并適當(dāng)?shù)卦鰪娭脖痪奂龋瑴p少入河泥沙，提高植被水土保持能力，以達到生態(tài)效益與經(jīng)濟效益相兼顧的目的。

[1] 陳述彭，岳天祥，勵惠國.地學(xué)信息圖譜研究及其應(yīng)用[J].地理研究, 2000, 19(4): 337-343.

[2] 葉慶華，陳沈良，黃翀，等.近、現(xiàn)代黃河尾閭擺動及其亞三角洲體發(fā)育的景觀信息圖譜特征 [J].中國科學(xué):地球科學(xué), 2007, 37(6): 813-823.

[3] 胡文英，角媛梅，范弢.哈尼梯田土地利用空間格局及其變化的信息圖譜研究 [J].地理科學(xué), 2008, 28(3): 419-424.

[4] 傅伯杰.地理學(xué)綜合研究的途徑與方法:格局與過程耦合 [J].地理學(xué)報, 2014, 69(8): 1052-1059.

[5] 陳利頂，李秀珍，傅伯杰，等.中國景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展歷程與未來研究重點 [J].生態(tài)學(xué)報, 2014, 34(12): 3129-3141.

[6] 劉宇，呂一河，傅伯杰.景觀格局-土壤侵蝕研究中景觀指數(shù)的意義解釋及局限性 [J].生態(tài)學(xué)報, 2011, 31(1): 267-275.

[7] 劉宇.土壤侵蝕研究中的景觀連通度:概念、作用及定量 [J].地理研究, 2016, (1): 195-202.

[8] 傅伯杰，趙文武，陳利頂，等.多尺度土壤侵蝕評價指數(shù) [J].科學(xué)通報, 2006, 51(16): 1936-1943.

[9] 趙文武，傅伯杰，郭旭東.多尺度土壤侵蝕評價指數(shù)的技術(shù)與方法 [J].地理科學(xué)進展, 2008, 27(2): 47-52.

[10] 陳利項，傅伯杰，徐建英，等.基于“源—匯”生態(tài)過程的景觀格局識別方法——景觀空間負荷對比指數(shù) [J].生態(tài)學(xué)報, 2003, 23(11): 2406-2413.

[11] Ludwig J A, Eager R W, Bastin G N, et al.A leakiness index for assessing landscape function using remote sensing [J].Landscape Ecology, 2002, 17(2): 157-171.

[12] Ludwig J A, Bastin G N, Chewings V H, et al.Leakiness: A new index for monitoring the health of arid and semiarid landscapes using remotely sensed vegetation cover and elevation data [J].Ecological Indicators, 2007, 7(2): 442-454.

[13] Mayor á G, Bautista S, Small E E, et al.Measurement of the connectivity of runoff source areas as determined by vegetation pattern and topography: A tool for assessing potential water and soil losses in drylands [J].Water Resources Research, 2008, 44(10): 2183-2188.

[14] 游珍，李占斌.黃土高原小流域景觀格局對土壤侵蝕的影響--以黃家二岔流域為例 [J].中國科學(xué)院大學(xué)學(xué)報, 2005, 22(4): 447-453.

[15] Morenode l H, M, Merinomartín L, Nicolau J M.Effect of vegetation cover on the hydrology of reclaimed mining soils under Mediterranean-Continental climate [J].Catena, 2009, 77(1): 39-47.

[16] Bautista S, Mayor A G, Bourakhouadar J, et al.Plant spatial pattern predicts hillslope runoff and erosion in a semiarid Mediterranean landscape [J].Ecosystems, 2007, 10(6): 987-998.

[17] 丁文峰，李勉.不同坡面植被空間布局對坡溝系統(tǒng)產(chǎn)流產(chǎn)沙影響的實驗 [J].地理研究, 2010, 29(10): 1870-1878.

[18] 李強，李占斌，尤洋，等.植被格局對坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙影響的試驗研究 [J].水資源與水工程學(xué)報, 2007, 18(5): 31-34.

[19] Zuazo V C H D.Soil-Erosion and Runoff Prevention by Plant Covers: A Review[M].Springer Netherlands, 2009.

[20] 彭月，何丙輝，黃世友.基于景觀破碎化的三峽庫區(qū)(重慶)土壤侵蝕評價 [J].土壤學(xué)報, 2012, 49(4): 636-645.

Landscape Mapping Expression of the Soil and Water Conservation Function of Slope Vegetation Patch

Zhao Qinghe1, Xu Shanshan1, Liu Shiliang2
1.College of Environment and Planning, Henan University, Kaifeng 475004, China
2.State Key Laboratory of Water Environment Simulation, School of Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875, China

According to the quantitative thinking in landscape ecology to reveal the relationship between landscape pattern and process, and the graphical thinking in Geo-Info-Spectrum to re flect the relationship between vegetation pattern and soil erosion process, we analyzed the variations in soil and water conservation function of the riparian vegetation buffer zone under different vegetation patterns in spectral sequence, via constructing landscape sequence for the slope vegetation pattern and the leakiness index.The results indicated that patch orientation and aggregation degree were the efficacious landscape patterns in controlling water and soil loss among the 4 distribution types (position, orientation, aggregation degree, and mosaic pattern) of vegetation patch under the same vegetation coverage.Comparison of different distribution types in terms of leakiness value indicated that, when conducting the vegetation restoration measures for the riparian vegetation buffer zone, it is better to arrange vegetation along the contour line or parallel with the river at slope bottom position dispersedly.Results from this study can provide important reference for identifying and improving the soil and water conservation efficiency of slope vegetation.

Geo-Info-Spectrum; vegetation pattern; soil and water conservation; riparian vegetation buffer zone

10.11871/j.issn.1674-9480.2017.03.010

國家自然科學(xué)基金項目 (41301197，41571173)；中國博士后科學(xué)基金資助項目 (2015T80766)；河南省高等學(xué)校重點科研項目 (18A170004)

2017年1月13日

趙清賀：河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，講師，主要研究方向為流域景觀格局與生態(tài)過程、土壤侵蝕與水土保持等。

E-mail:zhaoqinghe@henu.edu.cn

徐珊珊：河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，博士研究生,主要研究方向為土壤侵蝕與水土保持。

E-mail:xus199@163.com

劉世梁：北京師范大學(xué)環(huán)境學(xué)院，教授，主要研究方向為景觀生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、環(huán)境影響評價與規(guī)劃等。

E-mail:shiliangliu@bnu.edu.cn