地形和历史干扰对西双版纳勐仑地区热带森林林冠高度结构的影响

以机载激光雷达为研究手段,结合1981和2021年的全色照片,利用多元回归树的方法对云南西双版纳国家级自然保护区勐仑子保护区的热带森林林冠高度结构及其与环境因子间的关系进行探讨。结果表明：勐仑子保护区西片森林可根据林冠高度结构差异而分为7类,其中包括热带季节雨林、季风常绿阔叶林、次生林和河漫滩林;潜在辐射强度、海拔、地形垂直曲率、坡度以及1981和2021年影像亮度平均值是影响林冠高度结构聚类的主要因子。以番龙眼为主要优势种的热带季节雨林在沟谷和低地地段占有最大的分布范围,而山脊和干扰迹地上则以短刺锥为优势种的季风常绿阔叶林为主。次生林地段林冠表面极为平整,结构上明显区别于天然林,30多年前的轮歇农业活动至今仍对森林外貌有着明显影响。     

基于Landsat影像评估鸡足山火烧迹地近40年植被恢复动态

大范围、高强度的森林火灾能够摧毁地表植被并重启群落演替进程,是影响滇中地区森林生态系统稳定的重要干扰因素之一,但当地这些火烧事件的干扰边界和随后的植被恢复动态目前仍缺乏足够的定量报道。以大理鸡足山亚热带半湿润常绿阔叶林分布区内1984年5月3日发生火灾的火烧迹地为主要研究对象,基于1986—2023年的Landsat多时序影像,尝试以差值归一化燃烧指数(difference Normalized Burn Ratio, dNBR)对当地历史火烧事件的火烈度边界进行定量划分,以地形因子和多重比较对不同火烈度区域间空间分布格局差异进行解释和分析;以植被覆盖度(Fractional Vegetation Cover,FVC)、归一化燃烧指数(Normalized Burn Ratio,NBR)和燃烧恢复率(Burn Recovery Ratio,BRR)等遥感植被指数时序变化和分段线性回归模型对火烧迹地上的植被恢复阶段进行定量区分,结合气温和降水等气候因子的时序变化对植被恢复过程中的重要时间拐点进行解释,并以林冠高度特征对火烧迹地目前的植被恢复程度进行评价。研究结果表明:当地1984年时的总过火面积应不小于1423.71 hm²,火烧迹地可划分为轻度、中低度、中高度和重度等四个火烈度(Fire severity)等级,面积比例分别为63.39%、30.73%、5.85%和0.03%,坡度较小则火烈度可能越高;轻度和中低度火烈度区可分为快速恢复(1986-1996年)和降速恢复阶段(1996年至今),中高度和重度火烈度区可分为快速恢复(1986-1990年)、降速恢复(1990-1996年)和稳定(1996年至今)阶段,但气候因子并未表现出类似的阶段性变化,遥感植被指数的时间动态更多与植被演替过程中的树种迭代过程有关;各火烈度区域内的林冠平均高度至今仍较对照区(26.4 m)偏低,林冠结构和森林地上生物量应仍处于恢复过程中。当地火烧迹地上的森林经过40年的恢复后应仍处于次生演替的前中期,亚热带半湿润常绿阔叶林的恢复是一个复杂且长期的过程。     

木本植物萌生更新研究进展

萌生是植物营养繁殖的方式之一.本文综述了萌生与实生这2种更新方式的差异、植物萌生能力的测定、影响植物萌生能力的因素以及萌生指数在生态系统评估中的意义.与实生相比,萌生具有抗干扰能力强、幼年期生长迅速等优点,因而它在植被演替的前期阶段发挥着明显的促进作用;而当干扰强度较低、种间竞争关系稳定时,物种更倾向于采取实生更新的策略.植物的萌生具有较大的不确定性.影响植物萌生的内在因素主要包括残桩高度、萌枝长出的位置、根的生物量与长度等;环境因素主要包括干扰方式和程度、光照、养分资源的可利用性等.从理论上讲,在一个稳定的、健康的森林生态系统中,其萌生指数应该有一个最佳值范围.     

近地面激光雷达点云密度对森林冠层结构参数提取准确性的影响

基于激光雷达技术获取冠层结构为森林生态学研究增加了新的维度。搭载于多旋翼无人机的近地面激光雷达相比于固定翼有人机的机载激光雷达,能够更加灵活高效地获取森林群落样地高密度点云。但在实际操作中,往往出现局部低密度点云数据,影响了冠层结构参数提取的准确性。使用4块森林动态样地的近地面激光雷达点云数据;利用航带分解方法分析各样地低密度样方成因;采用点云抽稀模拟算法计算并拟合偏差曲线,对比不同样地、参数和取样尺度间的点云密度对冠层结构参数提取准确性的影响;根据偏差曲线计算各条件下保证参数提取准确性的最低点云密度。结果发现：1)低密度区域主要受地形或(和)近地面遥感设计规划的影响。地形复杂的测区(西双版纳和古田山样地),遥感规划难度大,整体难以获取高密度点云(在30点/m²左右),容易在沟谷和高海拔处出现低密度样方。平坦测区(长白山两块样地)虽可获取高密度点云(均超过150点/m²),但欠佳的遥感规划设计导致长白山1测区北部出现1hm²低密度区域。2)冠层参数提取准确性随点云密度减少而迅速降低,呈负指数幂函数关系。这一变化趋势在不同...     

西双版纳热带季节雨林的树种组成和群落结构动态

研究了西双版纳热带季节雨林1 hm2(hectare)动态监测样地1993年与2007年之间树种组成和群落结构的变化。对样地中胸径≥5 cm的乔木进行了每木调查。目前其树种组成的热带分布科、属所占比例分别为91%和94%,具有较高比例的热带植物区系性质。在1993年与2007年两次调查之间,树种数量由145种增至179种,仅有1到2个个体的稀有树种所占比例从54%降为51.1%。从森林的垂直结构来看,A、B、C三层的个体死亡率分别为12.8%、12.9%和19.0%,各层树木的增长率分别为-8.5%、-1.4%和44.8%。与此相对应,C层小径级的树木所占比例有较大提高。虽然小径级的树木在种类和数量上比例增大,但个体数量和种类组成相对稳定的A、B层优势树种变化不大,维持了群落结构的稳定性。14 a间,群落中新增加的具有先锋性质的树种不超过5个。1993年时,A、B两层尚有先锋树种存在,2007年已经从A、B两层中退出。因此,从14 a间树种组成和群落结构的变化来看,虽然具有树木的死亡和增补,但其物种成分和群落结构的总体格局没有明显的变化,处于动态平衡过程中。     

云南哀牢山中山湿性常绿阔叶林20 hm~2动态样地的物种组成与群落结构

中山湿性常绿阔叶林是分布在我国亚热带气候区的一种山地森林植被。为监测此类森林的动态过程,按照Centre for Tropical Forest Science的建设标准,于2014年在云南省景东县徐家坝附近的中山湿性常绿阔叶林中建立了一块20 hm~2的森林动态样地,测量并记录了样地中所有胸径(DBH)≥1 cm的树木直径及其分枝的直径,并对其挂牌标记、定位和鉴定,分析了其物种组成和群落结构。结果显示:样地内共有DBH≥1 cm的木本植物独立个体44 168株,隶属于36科63属104种。重要值最大的前3个科依次是壳斗科、茶科和樟科。在属的水平上,热带区系成分占总属数的46.0%,温带区系成分占38.1%。重要值≥1的物种有22个,占总个体数的84.6%。重要值最大的3个种依次是蒙自连蕊茶(Camellia forrestii)、云南越桔(Vaccinium duclouxii)和多花山矾(Symplocos ramosissima)。胸高断面积之和排名前4名的物种为硬斗柯(Lithocarpus hancei)、木果柯(L.xylocarpus)、变色锥(Castanopsis wattii)和南洋木荷(Schima noronhae),它们同时也是该群落林冠层的优势树种。样地内所有个体的径级分布呈倒\"J\"型,群落有充足的增补个体,如蒙自连蕊茶和多花山矾等。稀有种(个体数少于20的物种)共计49种,占总物种数的47.1%。常绿木本植物在样地内分别占总重要值、总多度和总胸高断面积的94.7%、96.2%和94.0%,优势明显。     

云南鸡足山亚热带半湿润常绿阔叶林20 ha动态监测样地木本植物生境关联与群落数量分类

亚热带半湿润常绿阔叶林是中国西部中亚热带地区的地带性植被, 大理鸡足山是其连续分布面积最大的区域之一。本研究以云南鸡足山亚热带半湿润常绿阔叶林20 ha动态监测样地为研究对象, 分析了木本植物分布与生境的关联性, 并对其进行群落数量分类。结果表明: 该样地中共有43,424个DBH ≥ 1 cm的独立生长的木本植物个体, 分属31科57属92种。科的区系成分以热带为主, 占67.7%; 属的区系成分以温带为主, 占50.9%; 种的区系成分以中国特有种为主, 占42.4%。物种-生境关联分析的结果表明, 在52个目标物种中, 有44个物种至少与一种生境具有显著正关联, 有35个物种至少与一种生境具有显著负关联, 说明生境过滤在该样地的木本植物分布中具有重要作用。低海拔山谷是具有显著关联物种最多的生境, 反映了该生境对物种具有强烈的过滤作用。该样地的群落分类主要受凹凸度和海拔这两个地形因素的影响, 可分为3个群丛: (1)紫药女贞+五柱滇山茶-白柯+银木荷群丛(Ligustrum delavayanum+Camellia yunnanensis-Lithocarpus dealbatus+Schima argentea Association); (2)珍珠花+美丽马醉木-银木荷+白柯群丛(Lyonia ovalifolia+Pieris Formosa-Schima argentea+Lithocarpus dealbatus Association); (3)云南金叶子+云南越桔-白柯+银木荷群丛(Craibiodendron yunnanense+Vaccinium duclouxii-Lithocarpus dealbatus+Schima argentea Association)。本研究可为进一步开展亚热带半湿润常绿阔叶林的群落构建与物种共存研究提供科学基础。     

基于无人机激光雷达遥感的亚热带常绿阔叶林群落垂直结构分析

森林植被高度与树木分布格局是植物群落重要结构特征,也是计算森林生物量分布的重要参数。传统的森林群落调查方法耗费大量人力物力难以进行较大尺度的群落结构测量,而一般的遥感影像也难以获得精确的地形信息及垂直结构。近年来激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)技术快速发展,能够较好的进行植被三维特征的提取并被广泛应用于森林生态系统检测模拟。且随着无人机低空摄影技术的发展催生的无人机激光雷达(UAV-Lidar)更增加了激光雷达的灵活性以及获取较大范围植被冠层信息的能力。而受限于激光的穿透性以及不同植被类型郁闭度的影响,该技术的应用多局限于在针叶林群落的垂直结构研究,而在常绿阔叶林的研究中应用较少。为探究现有无人机激光雷达设备及垂直结构提取分析技术应用于常绿阔叶林的可行性,利用无人机载激光雷达遥感技术对哀牢山中山湿性常绿阔叶林3块面积1hm²的样地进行基于数字表面模型以及数字地表高程模型做差得到树冠高度模型测量的植被冠层高度、基于局部最大值法进行单木位置提取并使用Clark-Evans最近邻体分析方法进行样地内高大乔木分布格局的计算。分...     

光谱多样性在植物多样性监测与评估中的应用

光谱多样性是一种基于植物反射电磁辐射光谱的生物多样性维度, 反映了不同波段光谱反射率在植物种内与种间个体之间的变异程度。由于植物反射光谱特征的差异可以综合地反映植物间生化组分和形态特征的差异, 光谱多样性成为植物多样性监测和评估的重要技术手段。该文介绍了光谱多样性的概念及其生态学意义, 比对了多源、多平台光谱数据各自的技术优势和局限性, 并概述了基于光谱多样性的植物多样性监测和评估方法及其应用, 探讨了光谱多样性整合不同维度生物多样性的能力, 展望了光谱多样性在生物多样性研究中的发展前景。光谱多样性能在多空间尺度服务于植物多样性的监测与评估, 特别是依托基于无人机技术的近地面遥感, 可以实现精细尺度植物多样性的监测与评估, 在生物多样性的保护和管理中具有广阔的应用前景。