基于多源遥感的红树林监测

红树林是生长在热带以及亚热带海岸潮间带上的生态群落, 其生产力高, 固碳能力强, 对保持海岸带生物多样性具有十分重要的价值。本文介绍了利用多源遥感数据监测红树林的一些主要研究内容, 分为3个方面: (1)在时空模式研究方面, 利用高空间分辨率影像像素和对象结合的方法对红树林树种进行分类以及利用Landsat影像对红树林进行动态变化监测并分析其驱动因素; (2)在结构参数研究方面, 利用无人机多光谱数据及地面激光雷达数据对红树林叶面积指数进行反演; (3)在生理生化参数研究方面, 探讨了红树林叶绿素含量对淹没状况的响应、互花米草(Spartina alterniflora)入侵是否影响红树林光能利用率, 以及光化学反射指数(photochemical reflectance index, PRI)与光能利用率(light use efficiency, LUE)的关系。上述系列研究为提取红树林相关信息要素时如何选择合适的分析方法提供了有力的参考, 强调了遥感在研究红树林时空模式, 提取结构参数和生物生化参数监测的有效性, 从而更好地促进红树林生态系统的生物多样性保育工作。     

研究保护和开发利用红树林生态系统

一、红树林生态系统的特殊地位红树林是热带亚热带沿海滩涂上的水生或湿生乔、灌木群落。生态环境的特征是高温,潮湿、日照长、光照强、风浪区和盐土等。红树林与群落中的其他生物和非生物环境形成一个特殊的生态系统——红树林生态系统。红树林生态系统成份复杂,具有强大的活力。其中红树林是该生态系统的主体,是强大的生产者,生物能量的供给者,也是调控海岸生态平衡的     

红树林生态系统微生物驱动的氮素循环过程研究进展

微生物驱动的氮循环过程在红树林生态系统物质循环、净化外来污染物、维持生态系统平衡等方面起重要作用。相较于其他自然生态系统,因红树林处于沿海陆地交界地带,其氮循环过程及其相关微生物的种类丰富,受交错复杂的环境因素影响与调控。本文梳理了红树林土壤性质及特性,综述了红树林生态系统中由微生物驱动的固氮、氮素矿化、硝化、厌氧氨氧化、反硝化、异化硝酸盐还原为铵等主要的氮循环过程,并讨论了氮循环与其他循环的耦合过程。最后讨论pH、盐度、季节、螃蟹活动、红树林树种等环境因素对氮循环过程及其相关微生物丰度、多样性的影响。本综述以期为红树林湿地生态系统的保护和修复提供理论参考。     

中国红树林生态系统保护空缺分析

红树林作为海岸带重要的生态系统类型,具有维持海岸生物多样性、防风固岸、促淤造陆等重要的生态功能,在气候变化和快速城市化背景下认识红树林受保护状况具有重要意义。以基于遥感解译的红树林分类数据为基础,通过空缺分析,分析了我国红树林的就地保护状况,结果显示我国分布的红树林总面积为264 km~2(尚不含我国港、澳、台的统计数据),其中61.4%在自然保护区内受到保护。从红树林分布的主要省份来看,在海南省分布的红树林面积较少但保护比例高,广西和广东省分布的红树林面积大但受保护面积比例相对较低。在3种红树林类型中,红树-木果楝林和红海榄-木榄林分布面积较小,但受保护的面积都在90%以上,秋茄-桐花树-白骨壤林分布的面积最大,但受保护的面积为52.6%。研究提出自然保护区外红树林分布的关键区域,并建议通过划定生态保护红线等方式来进行保护。     

红树林生态系统服务功能研究综述

红树林湿地是热带亚热带地区陆地生态系统向海洋生态系统过渡的重要生态系统,具有重要的生态环境服务功能。由于其特殊的生态功能和较高的经济、社会价值,近年来成为湿地生态学研究的热点。本文对红树林生态系统在生产有机物、维持热带亚热带河口生态系统、降低风速以及海水流速、防治和减轻灾难、截留碎屑形成陆地、保护海堤、吸附污染物净化水体、提供多种生境、维护生物多样性,以及形成优美的环境开展生态旅游等几个方面的生态服务功能进行了综述,旨在为红树林资源的保护与合理利用提供参考。同时指出,对红树林的上述生态服务功能的内在生态学过程与效应及其价值评估尚需要开展更深入的研究。     

福田红树林湿地生态系统EWE模型构建

以福田红树林湿地生态系统为研究对象,将其生物组成分为红树植物、底栖动物、浮游植物、浮游动物、鸟类和碎屑等15个功能组,运用Ecopath with Ecosim(EWE)软件,构建了福田红树林湿地生态系统的EWE模型,探讨了红树林湿地生态系统的状态、特征及不同物种之间的营养关系,并评价红树林湿地生态系统当前的健康状况。分析表明,福田红树林湿地生态系统能流的最主要来源是碎屑,能流主要在营养级Ⅰ到Ⅳ之间流动,转化效率最高发生在第Ⅰ和第Ⅱ营养级之间(28.8%),总体转化效率为11.2%,且系统对营养级Ⅱ的利用最为充分。处于低营养级的功能组在系统能量传递的过程中起着非常关键的作用,并且对整个系统的影响强烈。生态系统总体特征参数生物量/总流量(TB/TT)、连接指数(CI)和系统杂食性指数(SOI)分别为0.163、0.123和0.018,综合分析表明,福田红树林湿地生态系统目前有退化的趋势。     

中国红树林生态系统生态价值评估

使用市场价值法 ,影子工程法 ,机会成本法和替代花费法等对中国现存自然分布的136 4 6hm2 的红树林生态系统的功能价值进行经济评估 ,评估结果表明 ,中国红树林总的年生态功能价值为 2 36 531万元 ,其中生物量价值 816 3万元 ,抗风消浪护岸价值 992 0 6万元 ,保护土壤价值 1156 92万元 ,固碳以减弱温室效应和释放O2 的价值 6 70 6万元 ,生物多样性保护即动物栖地价值 5470万元 ,林分养分积累价值 10 12万元 ,污染物生物降解和病虫害 2 82万元。     

污水排放对红树林湿地生态系统的影响

利用湿地处理工农业和城市生活污水 ,是过去十多年来污水生物处理的主要研究课题之一。大量的研究表明 ,湿地具有很强的处理污水的潜力[1]。红树林湿地是分布在热带和部分亚热带海岸的典型海岸带湿地生态系统 ,长期以来被认为是排放污水和废水的便利场所。研究者认为 ,红树林湿地系统与其它类型的湿地一样具有潜在的净化污水的能力[2 ,3]。Ｎｅｄ ｗｅｌｌ建议 ,红树林可以被更积极地加以利用和管理 ,作为整体污水处理设施的最后阶段 (理由是红树林生态系统对营养富集和富营养化具有良好的耐性 ) ,将初级处理污水排放到红树林生态系统内 (传…     

中国的红树林

我国红树林主要分布在热带及亚热带沿海盐滩和河川出口的冲积盐性土上,包括24个科,47种,属于东方群系。从广西钦州湾开始经北海港,沿雷州半岛的海安分为两支,一支往南经海南岛的儋县新英港,向东经琼山县的东寨港和文昌县的清澜港,沿着东海岸至崖县的三亚港,又折向北到达东方县的八所港;另一支向东北经湛江的赤坎,阳江的海陵岛,台山的上下川岛,中山的三灶岛,新会的崖门,再沿海岸往北至福建的福鼎和台湾的新竹港。根据我国红树林的主要构成种类、外貌、生境,大致可分为3大群系和10个群落。(1) 矮灌木群系——这个群系多见于纬度稍高的海滩前缘,包括海榄雌群落和桐花树群落。这些群落在演替上处于前期阶段。(2) 高大稠密灌木群系——这个群系由于气温、年降雨量的差异和土壤性质的不同,组成这个群系的种类也有不同,不过都是以红树族的种类为建群种,它包括4个群落:红树群落、红海兰群落和角果木群落,这些群落在演替上属于中期阶段。(3) 乔木群系——这个群系主要分布在海南岛东北和东部海岸,所在地一般地势较高,前缘地带每日潮涨仍有海水浸淹。后缘地带只有每月大潮时才有海水到达,土壤比较固结,它包括木榄群落、海莲和尖瓣海莲群落、海桑群落及半红树林水椰群落。这些群落在演替上是处于后期阶段。组成我国红树林的种类大多数都具有较高的经济价值,如角果木是优质单宁的原料,有些种类经过发酵处理成为高营养的饲料和肥料。此外,沿海浮游生物的产量有红树林比无红树林的地带高达7倍,因此加强对红树林的经营和保护应采取积极态度和有效措施。     

基于GIS与RS的漳江口红树林湿地生态系统健康评价

以漳江口红树林湿地为研究对象,选取2005、2011、2015及2017年Google Earth影像为基础数据源,基于土地覆盖数据构建红树林湿地生态系统健康评价指标体系,结合压力-状态-响应(PSR)模型及生态系统健康指数,探究红树林湿地生态系统健康状况的时空分异特征及影响因素.结果表明:(1) 2005-2017年漳江口红树林湿地生态系统健康状况呈恶化趋势,健康等级由亚健康转变为一般,其中压力、响应健康状况大幅下降,状态健康状况略微改善;(2) 2005-2017年研究区各子区域间健康状况存在明显差异,前阶段(2005-2011年)健康指数从大到小依次为西部>中部>东部>北部>南部,后阶段(2015-2017年)健康指数从大到小依次为东部>中部>西部>北部>南部;(3)海平面上升、互花米草入侵、水产养殖池与网箱养殖扩增及海堤建设等是研究区湿地生态系统健康恶化的主要原因,同时保护区的建设及多种保护措施的实施对湿地生态系统健康维持具有积极作用.     

RS和GIS在植被生态学中的应用及其前景

近年来,随着遥感和计算机软、硬件技术的发展与完善,利用遥感数据所进行的生态学研究已经深入到生态学的许多领域,取得了丰富的研究成果,并将继续在区域和全球尺度上的生态学研究中起着极为重要的作用。利用遥感所进行的生态学研究主要是基于植物的反射光谱特征来实现的。植物的反射光谱曲线具有显著特征。在可见光谱段,绿色植物的平均光谱反射率低于干土,而高于或接近于水体。在近红外谱段,植物的平均光谱反射率比土壤或水体高,以水体为最低。在中红外谱段,植物的平均光谱反射率比水体略高（或相近）,但明显高于干土。在０．３５…     

遥感在生物多样性研究中的应用进展

随着人口的持续增长, 人类经济活动对自然资源的利用强度不断升级以及全球气候变暖, 全球物种正以前所未有的速度丧失, 生物多样性成为了全球关注的热点问题。传统生物多样性研究以地面调查方法为主, 重点关注物种或样地水平, 但无法满足景观尺度、区域尺度以及全球尺度的生物多样性保护和评估需求。遥感作为获取生物多样性信息的另一种手段, 近年来在生物多样性领域发展迅速, 其覆盖广、序列性以及可重复性等特点使之在大尺度生物多样性监测和制图以及评估方面具有极大优势。本文主要通过文献收集整理, 从观测手段、研究尺度、观测对象和生物多样性关注点等方面综述了遥感在生物多样性研究中的应用现状, 重点分析不同遥感平台的技术优势和局限性, 并探讨了未来遥感在生物多样性研究的应用趋势。遥感平台按观测高度可分为近地面遥感、航空遥感和卫星遥感, 能够获取样地-景观-区域-洲际-全球尺度的生物多样性信息。星载平台在生物多样性研究中应用最多, 航空遥感的应用研究偏少主要受飞行成本限制。近地面遥感作为一个新兴平台, 能够直接观测到物种的个体, 获取生物多样性关注的物种和种群信息, 是未来遥感在生物多样性应用中的发展方向。虽然遥感技术在生物多样性研究中的应用存在一定的局限性, 未来随着传感器发展和多源数据融合技术的完善, 遥感能更好地从多个尺度、全方位地服务于生物多样性保护和评估。     

面向生态系统评估的多源数据融合体系

基于生态系统服务功能的生态系统评估是识别生态环境问题、开展生态系统恢复和生物多样性保护、建立生态补偿机制的重要基础,也是保障国家生态安全、推进生态文明建设的重要环节。生态系统评估涉及生态系统多个方面,需要多要素、多类型、多尺度的生态系统观测数据作为支撑。地面观测数据和遥感数据是生态系统评估的两大数据源,但是其在使用时常存在观测标准不一、观测要素不全面、时间连续性不足、尺度不匹配等问题,给生态系统评估增加了极大的不确定性。如何融合不同尺度的观测数据量化生态系统服务功能是实现生态系统准确评估的关键。为此,从观测尺度出发,阐述了地面观测数据、近地面遥感数据、机载遥感数据和卫星遥感数据的特点及其在问题,并综述了这几类数据源进行融合的常用方法,并以生产力、固碳能力、生物多样性几个关键生态参数为例介绍了“基于多源数据融合的生态系统评估技术及其应用研究”项目的多源数据融合体系。最后,总结面向生态系统评估的多源数据融合体系,并指出了该研究的未来发展方向。