基于Sentinel-2影像的喀斯特地区土地利用信息提取

针对喀斯特地区分类尺度难以确定,特征数量维数过高,分类精度较低的问题,文章提出了通过联合评价确定最优分割尺度、ReliefF算法对先验特征数据集进行优选,使用分层掩膜的策略,利用随机森林算法完成分类的方法。并以贵阳西南喀斯特地区为研究区,首先使用同质性与Moran's I联合评价的方法确定最优分割尺度为80,通过ReliefF算法优选出重要性较高的15个特征;在此基础上,通过对比试验验证了随机森林算法的优越性;以2020年Sentinel-2影像为实验数据设计3种面向对象分类方案。结果表明,经最优尺度计算、特征优选和分层掩膜的分类方法结果精度最高,分类总体精度、Kappa系数、AD、QD分别达到0.886、0.849、0.092、0.022。最后将该方法应用于2023年影像,分类总体精度、Kappa系数、AD、QD分别达到0.868、0.825、0.106、0.026。证明了该方法在喀斯特地区土地利用信息提取方面的优越性和适用性。

典型喀斯特山区的森林蓄积量遥感估算

[目的]通过森林蓄积量的遥感监测了解喀斯特地区森林生态系统的健康状况和生态功能,为该地区碳汇监测与评估以及森林管理与决策提供理论依据。[方法]本研究选取典型喀斯特山区为研究对象,基于Sentinel-2A影像和样地调查数据,结合随机森林(RF)、K近邻回归(KNN)和BP神经网络3种机器学习模型,在山地坡度条件约束下开展森林蓄积量反演研究。[结果]①单波段反射率、植被指数和纹理特征等遥感因子在不同地形约束条件下的表现不同,建立模型的最优子集均不同,不同立地条件下建立蓄积量估测模型均有差异。②在喀斯特山区森林蓄积量估算中,RF相比KNN和BP模型鲁棒性和适应性最强。在缓坡、斜坡、陡坡立地条件下,RF模型精度分别达到80.1%,79.0%,80.5%。[结论]喀斯特山区空间异质性强,不同坡度立地条件下参与蓄积量遥感估测的建模自变量因子均不相同。坡度的划分可以细化复杂场景遥感估算模型,提高蓄积量遥感估算精度。

西南喀斯特地区生物防火阻隔带建设初探——以贵州省毕节市为例

在现有森林防火建设基础上,毕节市紧紧结合国家政策导向、支持方向、资金投向,实施生物防火阻隔带建设,进一步提升和完善林火阻隔系统,补齐当前森林草原防火重要基础设施存在的突出短板,有效制止林火蔓延,减少森林火灾所造成的影响和损失,对西南喀斯特地区生物阻隔带建设,推进森林防火治理建设和发展具有重要作用。

森林覆盖的喀斯特地区表层岩溶带的产流阈值

选择中国南方喀斯特森林石山地区的表层岩溶带中出露的泉水为研究对象,通过对泉水水位、pH、电导率、水温和降水的连续监测,发现表层岩溶带的降水补给的产流阈值为12 mm。同时分析了不同降水补给引起的表层岩溶泉pH、温度、电导率的变化规律。雨季pH在降水后出现暂时的降低,电导率和水温出现暂时的升高。旱季pH、电导率等表现出比雨季更复杂的变化。按照水位、pH、电导率、水温对降水补给的反应的强弱不同,将表层岩溶带对降水的反应分成三个等级。第一等级为表层岩溶泉的流量等都不发生变化;第二等级是表层岩溶泉的4个指标有部分发生微小缓慢的变化;第三等级是表层岩溶泉的4个指标发生显著的变化。表层岩溶带的产流阈值是区别有效降雨和无效降水的标准,并对理解岩溶地下水的形成有帮助。

黔中喀斯特山地不同森林类型的地表径流及影响因素

采用固定样地定位监测方法,于2001-2005年研究了黔中喀斯特山地不同森林类型对地表径流的影响。结果表明,不同林分类型的年地表径流量均值为11.108mm、林分类型间变幅为1.765-22.934mm、年际间变幅为10.553-11.699mm,退耕还林幼林(22.934mm)>针叶林(17.236mm)>针阔混交林(10.770mm)>阔叶林(8.876mm)。不同森林类型年地表径流量的季节变化为夏季>春季>秋季>冬季,同降雨量的季节变化趋势相一致。与同生物气候带、不同生物气候带森林相近类型的径流量规律相似,反映出黔中喀斯特山地森林与其它森林地表径流量规律的相似性。其中喀斯特山地森林中灌木林地表径流量与其它地带性和非地带性森林中灌木林地表径流量变化的相异性又反映出黔中喀斯特山地森林地表径流的特殊性,这种特殊性主要是成土母岩造成的。地表径流系数的季节变化趋势中,退耕还林幼林为夏季>春季>秋季>冬季,针叶林和针阔混交林为夏季>春季>冬季>秋季,灌木林和阔叶林为春季>夏季>冬季>秋季,这种差异与不同林分类型组成树种的生活型有关。旬地表径流量与反映温度和水分的气象指标间的单相关性达显著水平,多元回归方程模拟表明衡量温度的相关指标对地表径流量的贡献率高于降水,这反映了温度对近地气团的控制作用,进而影响区域降水和林地径流量。森林不同层片特征对地表径流量的影响具有互补性和抑制性,受森林群落组成、结构和发育的共同影响。年地表径流量受小生境和林地表层土壤特性的综合影响,地表径流量随坡度的增大而增加、随海拔的升高而降低,与毛管孔隙度和总孔隙度的负相关性达显著水平,多元回归方程模拟发现容重的贡献率达-96.54%。

岩溶区次生林地不同地貌部位土壤C、N、P化学计量特征

【目的】探讨土壤C、N、P化学计量学在岩溶生态系统中的生态指示作用，揭示岩溶生态系统各组分之间的养分循环规律，为阐明岩溶生态系统的稳定性提供参考。【方法】分别在岩溶区次生林地采集山脚、山腰和山顶3个地貌部位表层土壤样品，测定土壤有机C、全N和全P含量，并分析不同地貌部位土壤的C、N、P的生态化学计量特征。【结果】岩溶区次生林地中土壤有机C、全N和全P含量分别为28．09～189．98g／kg、1．19～8．79g／kg和0．50～1．62g／kg。土壤P元素含量较稳定，土壤C和N变异程度相似。土壤C／N为3．66~47．27，C／P为26．25～189．06，N／P为1．52～12．80，其中C／N和C／P均不符合正态分布，N／P符合正态分布（DO．05）。土壤有机C和全N含量均为山脚部位最高，并且与山腰和山顶部位的差异达显著水平（P〈0．05，下同）；土壤全P含量则为山顶部位显著高于山脚和山腰。土壤C／N随着海拔的升高而变大，而C／P和N／P的趋势恰好相反，即随着海拔的升高而逐渐变小。土壤有机C、全N和全P含量两两之间均呈极显著正相关（P〈0．01，下同）；C／N与C／P呈极显著正相关，与N／P呈极显著负相关；C／P与N／P呈极显著正相关。【结论】岩溶区土壤的有机质含量高于同气候带下其他类型土壤，营养元素N和P含量相对丰富，但能被作物吸收利用的有效态的N和P含量不足，有效性偏低，且土壤C、N、P化学计量受地貌部位影响较明显。

广西岩溶地区森林群落及其生态因子的比较研究

调查研究了广西岩溶地区森林群落的植被类型和主要生态因子。结果表明,岩溶区森林群落土壤化学、物理性质因地质背景以及生物作用等的不同而有所差异;由于森林群落所处的经纬度、坡位、坡度、微地形地貌以及乔木郁闭度、气候情况等的不同,生态因子具有复杂多变的特征,岩溶区生境具有很强的空间异质性。由此认为不同岩溶区森林群落中名、特、优品种的出现主要与岩溶区特殊的地质背景有关。

桂西北喀斯特山区4种森林表土土壤有机碳含量及其养分分布特征

研究桂西北喀斯特山区4种森林植被类型表层(0~20 cm)土壤有机碳含量和土壤养分特征,与国内喀斯特土壤有机碳的研究成果进行比较分析,为该区域天然林管护、植被恢复和生态重建提供参考。4种森林植被类型表土SOC含量表现为:常绿阔叶林(151.31 g/kg)>常绿落叶阔叶林(145.33 g/kg)>针阔叶混交林(90.61g/kg)>灌草丛(86.92 g/kg);其中,常绿阔叶林、常绿落叶阔叶林与针阔叶混交林表层SOC含量差异不显著(P>0.05),而与灌草丛之间差异显著(P<0.05)。土壤SOC含量与速效N、速效K和全N呈显著或极显著正相关,表明土壤氮素积累与土壤有机碳的输入关系密切。表土SOC含量明显高于该研究区域内耕地(19.36g/kg)、退耕还草(15.31 g/kg)和退耕还林地(18.89 g/kg)以及受干扰林地(46.14 g/kg)等不同土地利用类型,也高于贵州开阳和贵州关岭等地区森林植被类型,与云南曲靖不同森林群落土壤SOC含量也存在一定的差异。

贵州省喀斯特阔叶林降雨截留分配特征

[目的]对贵州省喀斯特阔叶林降雨截留分配特征进行研究,为喀斯特地区水土保持和森林生态功能分析提供参考。[方法]以贵州喀斯特阔叶林的降雨分配特征为研究对象,利用2015年9月至2016年3月间野外实测的25场降水数据对森林林冠层、灌木层的降雨截留分配特征进行研究。[结果]观测期内降雨以小雨和中雨为主,降雨总量为208.25mm;树干流总量为21.83mm,占降雨总量的10.48%,变化范围为0~14.3%;林间穿透雨总量为186.89mm,占降雨总量的89.7%。灌木层截留总量为34.86mm,占降雨总量的16.74%;林冠截留的总量为22.58mm,占同期降雨的10.84%。当林外降雨量大于1.15mm时,研究区内开始产生树干流,且树干流与林外降雨量呈线性正相关关系;灌木截留量随着降雨量的增大而增大,但林冠层截留率与降雨量之间没有明显的相关关系。[结论]喀斯特阔叶林对降雨具有较强的截留和再分配作用,对区域水量平衡和水土保持具有重要影响。

滇东南岩溶山地3种人工林群落林下植物群落学特征比较

通过样地法比较了川滇桤木(Alnusferdinandi-coburgii)、墨西哥柏(Cupressuslusitanica)、银荆(Acaciadealbata)3个人工林群落林下植物和次生灌丛的群落学特征。结果发现,3个群落都以高位芽植物为主,其次为地面芽植物;在高位芽植物中又都以小高位芽植物比例较高;其叶型谱以中型叶为主。生活型谱和叶型谱都与滇中亚热带常绿阔叶林的群落相似。从3种人工林的群落学特征看,以川滇桤木林的水热条件最好;川滇桤木林的物种多样性最高,说明川滇桤木林林下植物种类成分复杂,生境优越,群落破坏后恢复能力最强,最有利于向顶极演替发展。

桂林峰林平原区岩溶含水层氮污染空间分布特征

为确定桂林东区岩溶含水层氮污染特征,依据地层结构及土地利用状况,选择桂林东区27个地表水与地下水采样点进行取样分析.结果显示:桂林东区地下水NO3--N污染较为严重,ρ(NO3--N)平均值(以N计,下同)为9.15 mgL,濒临世界卫生组织的地下水饮用标准界限(10 mgL);ρ(NH4+-N)基本未检出,ρ(NO2--N)较低且NO2--N主要存在于地表水中,NH4+-N和NO2--N都不是该区地下水中氮的主要存在形式.不同土地利用类型的区域ρ(NO3--N)水平(0.088～46.700 mgL)不同.居民区生活污水和牲畜粪肥是浅层地下水的主要NO3--N污染源,种植蔬菜施用的有机肥则是农业区的NO3--N污染源.此外,受水文地质条件的影响,在研究区地下水流场内沿地下水流方向ρ(NO3--N)呈逐渐升高的趋势.

滇中喀斯特森林土壤种子库的种-面积关系

土壤中的种子是植物群落更新与再恢复的种源基础。国内对土壤种子库的取样面积与种子检出之间的关系还很少涉及。在采用萌发方法对采集自滇中喀斯特山地的100个10cm×10cm×10cm土样的物种数进行研究后，分析了土壤种子库的种-面积关系。面积与总物种和乔、灌、草本物种数之间的关系与二次方程和对数方程之间的拟合关系都较好。总物种数和草本物种数的基数较大且随面积增长较明显，而乔木和灌木的基数相对较小，增长较慢。总物种数的增加在面积位于0．15～0．2m^2，也即15～20个10cm×10cm×10cm土样之间时逐渐趋缓，可将这一面积和取样数量作为同类地区种子库取样的参考。

桂西北喀斯特典型森林植被的小气候特征

森林小气候是森林生态效益研究的重要组成部分。采用常规气象观测方法，于2006—2010年在木论自然保护区典型森林内及其空旷地（林外）建立气象观测场，进行了主要气象要素的同步对比观测研究。结果表明：（1）森林内年平均太阳辐射能为107．8×10^4W／m^2，占林外的5．3％。（2）林内年平均气温及年较差依次为16．3℃和17．2℃，均比林外降低0.2℃。（3）林内0～20cm土层年平均温度为16．7—17．1℃，分别比林外同一土层降低0．9～2．0℃；年较差为12．7～15．8℃，分别比林外同一土层降低3．2～4．4℃。（4）林内年平均降雨量及林冠截留量分别为1275．7mm和415．6mm，分别占林外降雨量的75．4％和24．6％。（5）林内年平均蒸发量为293．3mm，占林外的57．9％。（6）林内年平均相对湿度为84％，比林外降低2％。木论喀斯特森林削减了到达林内的太阳辐射能、降低林内温度，使林内温度变化缓和，同时减少了林内降雨量，使林内蒸发量减少等具有良好的小气候效应，但对林内的增湿效果不明显。

黔中喀斯特次生林主要经营树种冠形特征及模型拟合

经营树种冠层结构调整是次生林经营的重要内容,而树冠结构不同往往表现在冠形特征差异,因此,研究冠形特征并进行模型拟合,对森林经营具有重要的理论和实践意义。以黔中喀斯特次生林封山造林、封山抚育、封山改良3种经营类型为研究对象,针对柳杉、猴樟、厚朴、喜树和光皮桦5个经营树种,使用1 221株实测数据,拟合冠幅、冠长、伸展度、冠长率、圆满度、投影比6个冠形指标与林木胸径和树高因子间关系。研究表明:(1)树种的实测因子与树冠结构特征多呈极显著正相关关系,建立实测林木因子(易获取因子)与树冠结构特征间的回归预估模型可行;(2)建立了黔中喀斯特次生林5种经营目标树的CW∝DBH、CL∝H的最优预估方程,树冠圆满度的拟合度要优于其投影比、树冠伸展度和冠长率;(3)柳杉、猴樟、厚朴、喜树和光皮桦的冠幅拟合解释量依次为0.62、0.69、0.77、0.59、0.77,冠长解释量依次为0.88、0.90、0.78、0.89、0.64。各拟合最优模型的胸径使用范围分别为1.6~18.3cm、0.5~8.5cm、1.8~6.5cm、0.8~13.0cm、0.7~25.8cm,树高适用范围分别为2.0~10.9m、1.5~8.2m、2.6~6.6m、1.5~12.1m、1.6~14.5m。因此,基于胸径、树高对各经营树种的冠幅、冠长预估模型适用于早期,中后期经营还需重建中后期的模型。

中国退耕还林工程驱动下的滇东南喀斯特山区近8年土地利用变化研究——以文山县为例

以滇东南喀斯特山区的文山县为例,分析其2000—2008年间退耕还林工程驱动下的土地利用变化状况。结果表明,近8年来,文山县土地利用变化基本特点表现为耕地、园地、林地及建设用地面积均有所增加,荒草地及裸地等未利用土地面积明显减少;退耕还林工程的成效较为明显,林地面积有所增加,部分陡坡耕地得以实现生态退耕,但也有部分良田好地被生态退耕而转为林地、园地和荒草地,且退耕总量主要是<25°缓坡耕地,与国家耕地保护政策显著不符。尤其应当看到的是,林地的增加量和增幅远远低于耕地的增加量和增幅。同时,一边实施生态退耕,一边又毁林开垦,且毁林开垦量明显大于生态退耕量的现象应当引起重视。

滇南岩溶山地4种人工林林下植物群落学特征比较

通过样地法比较了西南桦林(Betula alnoides forest)、马尖相思林(Acacia mangium forest)、山桂花林(Paramichelia baillonii forest)和高阿丁枫林(Altingia excelsa forest)林下植物的群落学特征,并与次生林和山地雨林进行比较。结果表明,4个群落都以高位芽植物为主,其次为地面芽植物;在高位芽植物中又都以小高位芽植物比例较高;4个群落的叶型谱以小型叶为主,光照生态类型谱以阳生种类为主,水分生态类型谱以中生种类占优势。生活型谱、叶型谱和水分生态类型谱都与热带山地雨林群落一致。从4种人工林林下植物的群落学特征和物种多样性看,山桂花林的水热条件最好,物种多样性值和群落均匀度居4种人工林之首,其次是高阿丁枫林,说明其植物种类成分复杂,生境优越,群落破坏后恢复能力最强,最有利于向顶极演替发展。

喀斯特山区9种常见树木叶片在防火期的阻火性分析

【目的】贵州是世界上喀斯特地貌发育最为典型的地区之一,生态环境脆弱,林火干扰严重。研究该区域树种阻火性,可为完善树种阻火性评价方法、筛选适宜的生物防火树种提供依据,并为喀斯特山区植被恢复提供参考。【方法】以贵州省毕节市喀斯特山区的云南杨梅、珍珠荚蒾、小叶女贞、粉叶栒子、椭圆叶越桔、茅栗、杜鹃、火棘、杉木等9种常见树木为研究对象,于2012年11月底(该区防火期为10月至次年5月)采集植株阳面的健康叶片(按树冠上、中、下3个部位进行采集),测定叶片的苯-醇抽提物含量、灰分含量、着火时间和燃烧热值4个理化性质指标,利用主成分分析结合加权逼近理想解排序分析法研究叶片在防火期的阻火性。【结果】珍珠荚蒾和茅栗的抽提物含量分别为云南杨梅的2.12和1.97倍;云南杨梅和珍珠荚蒾的灰分含量最高,而茅栗、椭圆叶越桔和小叶女贞最低;小叶女贞、茅栗和粉叶栒子的着火时间最长,而火棘、杉木和杜鹃最短;燃烧热值最高的是茅栗、椭圆叶越桔和小叶女贞,其次是杉木、粉叶栒子和火棘,最低的是云南杨梅。着火时间对阻火性影响最大,抽提物含量次之,再次是灰分含量,而燃烧热值的权重最小。9种树木叶片的阻火性大小依次为:云南杨梅>椭圆叶越桔>小叶女贞>粉叶栒子>茅栗>珍珠荚蒾>杜鹃>火棘>杉木。【结论】云南杨梅、椭圆叶越桔和小叶女贞的阻火性比较强,适合作为毕节喀斯特区的防火植物。主成分分析定权结合加权TOPSIS法适合对植物的阻火性进行合理评判。

贵州施秉云台山喀斯特地区苔藓植物初步调查

报道贵州省施秉县云台山喀斯特林区苦藓植物用科93属147种，其中含贵州省新记录种26个。

典型喀斯特地区马尾松纯林及马尾松-阔叶树混交林营养元素生物循环研究--以贵州龙里为例

以龙里典型喀斯特地区马尾松纯林及马尾松-阔叶树混交林为研究对象,研究了两个群落的生物量、营养元素贮量、分布及循环特征。结果表明:马尾松纯林、马尾松-阔叶树混交林的生物量分别为40.62t/hm2、48.32t/hm2,混交林的乔木层总生物量比马尾松纯林高18.97%,根系生物量较纯林高65.12%。混交林乔木层各器官营养元素的含量整体大于马尾松纯林,两群落乔木层N、P、K、S的含量表现出一致的趋势,叶>根>枝>干。混交林乔木层各元素的积累量分别比纯林高47.97%～197.67%,凋落物层各元素贮量比纯林高85.40%～318.301%。混交林的年归还量、年存留量和年吸收量均大于马尾松纯林,且各元素循环系数大于马尾松纯林。马尾松林与阔叶树混交可以有效地提高群落生物量和营养元素循环的能力。

喀斯特城市刺槐梓木混交林生物量与碳储量研究

采用样地调查与标准木收获法,研究了贵州贵阳市城市刺槐+梓木混交林生物量与碳储量。结果表明:刺槐的单株生物量为58.819kg,其中树干为31.511kg,占整株生物量的53.57%;梓木单株生物量为43.966kg,树干为18.504kg,占整株生物量的42.09%;混交林中刺槐的生物量为33.350t.hm-2,梓木的生物量为50.297t.hm-2,梓木生物量是刺槐的1.6倍;刺槐和梓木2个树种各器官含碳率在48.25%～59.13%之间,且均以树干的含碳率最高;刺槐梓木混交林中,林分植被的碳储量为51.384t.hm-2。研究结果可为城市森林碳汇功能估算提供依据。