喀斯特天坑地下森林资源遥感识别研究

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喀斯特天坑地下森林蕴含着丰富的自然资源,是具有物种避难所价值的新一类罕见的自然栖息地。论文以云南沾益天坑群为研究区,选择巴家陷塘和深陷塘退化天坑、大毛寺原生天坑为研究对象,以林分参数和景观格局的空间分布特征为切入点,利用无人机遥感影像,运用Pix4D mapper、Cloudcompare、e Cognition Developer、Arc GIS10.5、ENVI5.3+IDL8.5、Fragstats3.3等软件提出适用于天坑地下森林的树高、树冠等关键林分参数的提取方法,计算了针阔景观指数及景观格局指数。研究结果与发现:(1)退化坑内地下森林平均树高为10.47m,高出坑外地表平均树高约5m;坑内地下森林树高变异大且约20%的乔木树高在15m以上,坑外地表鲜有发现高出15m的高大乔木;坑内地下森林树高与海拔呈现显著的负相关。坑内树木在充足的土壤养分供给条件下对光照产生激烈竞争促进了树高的生长。(2)退化天坑地下森林平均冠幅达5.22m,宽出坑外地表平均乔木树冠冠幅1.2m;巴家陷塘和深陷塘退化天坑地下森林均为密林,平均郁闭度为0.88,高出坑外地表0.19;坑内地下森林具有更高的森林质量和生物量。巴家陷塘和深陷塘退化天坑分别有10.37%和8.74%的林隙,其增加了林分内部的光照和微生境异质性,对天坑物种多样性具有积极作用。(3)可见光植被指数RGRI能够较好地区分天坑地下森林针阔植物类型,在巴家陷塘退化天坑中阔叶植物树冠面积占优势(81.36%),深陷塘退化天坑则是针叶植物占优势(69.81%);退化天坑地下森林阔叶植物趋向于生长在下坡位,针叶植物趋向于生长在上坡位;退化天坑地下森林植物群落还处在演替阶段。(4)天坑地下森林的景观格局在一定程度上独立于坑外地表,具有更加稳定的森林结构;坑内地下森林树冠斑块的连接度、聚集度更高;退化天坑和原生天坑的景观格局也表现出一定的差异,原生天坑的景观破碎度、景观多样性和均匀度更高,树冠斑块的聚集度更低,斑块形状更复杂。(5)无人机遥感技术能够较好地识别天坑地下森林资源,能有效地克服天坑可进入性差、危险性高的问题,树高、树冠等关键林分参数的提取效果较好,具有推广潜力。
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