基于无人机遥感和现场观测的入侵植物互花米草生长动态研究
滨海湿地生态系统具有极高的生产力,提供了许多重要的生态系统服务,其面积变化以及随海平面上升的命运受到越来越多海岸带生态学者们的关注。湿地植被生长的时空动态与滨海湿地的地貌变化息息相关,湿地植被的生长特性可以用来描绘湿地地貌变化。提高对湿地植被生长时空动态及潜在环境控制机制的认识,对于理解湿地植被影响下滨海湿地变化与生存十分重要。互花米草,作为一种常见的且具有入侵性的湿地植被,对滨海湿地生态系统有多种积极和消极影响。快速监测互花米草的生长动态,探究互花米草入侵机制,评估其碳汇效应,对正确评价互花米草入侵的生态效应和维护滨海湿地生态系统非常重要。本研究以中国亚热带东南沿海的漳江口滨海湿地为研究区域,利用多时相无人机影像和激光雷达技术,结合原位实验、原位气象监测和潮汐水位动态观测,从斑块和景观尺度上定量刻画互花米草的生长动态的时空变化。同时,利用基于无人机影像计算的绿度指数构建互花米草地上生物量的经验模型,并参考前人研究获得互花米草地上地下生物量比率,结合地表高程和潮汐淹水的空间数据,量化研究区内互花米草斑块总生物量的时空变异模式,初步评估其碳汇能力的空间分布差异,主要研究结果如下:(1)漳江口湿地潮间带的独立互花米草斑块近年(2014～2017)来以平均4.28 m/a的直径横向扩张速率快速扩张。(2)基于无人机影像计算的绿度指数能很好地跟踪互花米草的主要物候期和生物量的变化。温度和降水的双重调控影响互花米草的季节生长;互花米草的生长潜力在高温、降水充足的初/中夏时期达到高峰。漳江口滨海湿地的独立互花米草斑块在入侵过程中以37.5～1145.5 kg/a的年均总生物量增长速率生长。(3)互花米草能通过调节冠层高度和株密度来适应长时间淹水的缺氧环境。淹水时长3～17h/d范围内冠层高度与淹水时长成显著的正相关关系,17h/d可能是限制互花米草斑块冠层高度的淹水条件阈值。(4)在淹水时长3～18 h/d范围内,互花米草斑块的年均扩张速率和年均总生物量增长速率均在空间上与淹水时长(相对高程)成负(正)相关关系。我们认为互花米草斑块的最优生长环境是淹水时长3～8h/d(相对高程0.15～0.58 m)。互花米草在潮间带的生长潜力受到潮汐和气象因子的双重影响,空间异质性受潮汐淹水的控制,而时间变化则受气象因子的控制。本研究证实了多时相无人机影像能够准确地表征互花米草入侵的时空动态。基于普通RGB相机计算的绿度指数,也能较好地量化互花米草植被物候和生物量变化。
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