大兴安岭重度火烧迹地不同林龄落叶松人工林土壤团聚体养分特征

[目的]为探寻大兴安岭重度火烧迹地植被恢复后不同林龄落叶松人工林下土壤团聚体养分含量与分布的变化。[方法]以大兴安岭1987年发生特大森林火灾形成的重度火烧迹地上分别在1989年、2000年、2010年种植的落叶松人工林(11,21,32年)作为研究对象,通过测定土壤团聚体各粒级有机碳、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾的含量,开展土壤团聚体养分分布特征研究。[结果](1)在重度火烧迹地上不同林龄的落叶松人工林中,土壤各粒级团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效钾的含量均随着粒径的减小逐渐上升,<0.5 mm粒级含量最大。(2)随着落叶松人工林林龄的增长,土壤各粒级团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量均逐渐上升。32年落叶松人工林土壤团聚体有机碳、全氮、全磷、碱解氮和速效磷含量相较于11年落叶松人工林分别显著增加77.35%~130.24%,77.61%~143.36%,105.84%~147.98%,94.58%~155.96%,206.98%~537.09%(p<0.05)。21年落叶松人工林土壤各粒级团聚体有机碳含量高于11年落叶松人工林,但二者无明显差异。(3)土壤各粒级团聚体有机碳与全氮和碱解氮极显著相关(p<0.01),土壤有机碳和碱解氮含量与<0.25 mm粒级含量相关性最强,全氮、全磷、速效磷和速效钾与>0.25 mm粒级含量极显著相关(p<0.01)。[结论]落叶松人工林土壤团聚体养分呈表聚现象。大兴安岭重度火烧迹地上种植的落叶松人工林,随着林龄的增大土壤团聚体养分含量增加,种植32年的落叶松人工林显著提升土壤团聚体的养分含量,研究结果可为大兴安岭重度火烧迹地人工植被恢复工作提供科学依据。

基于MODIS时序数据的大兴安岭火烧迹地时空变化及其森林恢复研究

林火是对森林生态造成影响的最主要干扰因素之一,探究林火时空变化规律及森林恢复具有一定的社会学和生态学意义。大兴安岭拥有我国面积最大的原始林区,也是林火频繁发生的重点区域。本研究使用MODIS火烧迹地、土地覆盖以及总初级生产力(gross primary productivity,GPP)时间序列产品对大兴安岭2002—2021年火烧迹地分布信息进行提取,并对火后森林恢复情况进行统计。结果表明:2002—2021年间,大兴安岭森林地区火灾次数整体呈下降趋势,但火烧迹地面积呈现波动性变化,其中2003年无论是过火面积还是火灾频率都为最高,2008年次之,2019年过火面积最小;林火主要集中在春秋两季,3月过火面积和过火次数都为最高,9月的过火次数较高;同时林火在空间上由东北向西南呈不均匀分布,主要集中在黑龙江大兴安岭地区和内蒙古呼伦贝尔市,且内蒙古地区的林火面积远远大于黑龙江地区。对过火地区的林种分析可知,阔叶林的过火区域最大,其次是混交林,最后是针叶林。通过对过火区域的GPP时间序列分析得出,一般灾后第一年GPP数值恢复最快,但需要近7 a时间才能完全恢复到过火前的生长水平,且不同森林类型在灾后恢复速度存在明显差异,阔叶林地恢复速度较快,其次是针叶林,之后是混交林。了解林火的时空分布能够为布置和调整防火、灭火力量提供数据支撑,灾后森林的恢复研究可为森林重建和持续发展提供科学依据。

火烧迹地恢复后不同稳定机制土壤有机碳库特征研究

以大兴安岭重度火烧迹地经过不同方式恢复的林分土壤为研究对象,采用物理-化学联合分组方法,研究未保护、物理保护、化学保护、生物化学保护、物理-化学保护和物理-生物化学保护有机碳组分含量特征及其与土壤总有机碳含量间的关系。结果表明,1)人工恢复的林分土壤总有机碳、未保护有机碳、物理保护有机碳、物理-化学保护有机碳、物理-生物化学保护有机碳和生物化学保护有机碳含量均显著高于自然恢复。化学保护有机碳含量在不同恢复方式下变化不显著。除化学保护有机碳和物理-化学保护有机碳外,其余各保护态有机碳均表现为上层土壤含量显著高于下层(P<0.05)。2)2种恢复方式下的土壤有机碳组分均以未保护有机碳占比最高,物理-化学保护有机碳占比最低。与天然恢复相比,人工恢复下的土壤物理保护有机碳含量占比显著提高2.80%~3.19%(P<0.05)。3)回归分析表明,除物理-化学保护有机碳和化学保护有机碳组分外,其余各保护态有机碳组分与总有机碳含量之间均呈极显著的正相关关系(P<0.001)。大兴安岭重度火烧迹地经过32 a的人工恢复,更利于土壤总有机碳积累,土壤未保护有机碳的积累更多。研究结果为该区域重度火烧迹地植被恢复提供科学依据。

大兴安岭火烧迹地天然次生林土壤微生物生物量及酶活性特征研究

探究火烧迹地植被恢复过程中土壤微生物生物量及酶活性的变化规律,为火烧迹地森林恢复途径选择及恢复成效评价提供科学依据。以大兴安岭重度火烧迹地落叶松母树-白桦林(MB)、林下抚育-白桦林(FB)、无干扰白桦林(BB)3种不同类型的白桦林为研究对象,落叶松人工林(LL)为对照,测定0~5、5~10、10~20 cm土壤微生物生物量碳(MBC)、土壤微生物生物量氮(MBN)和脲酶(URE)、酸性磷酸酶(ACP)、蔗糖酶(SUC)、过氧化氢酶(CAT)活性。结果表明,1)土壤MBC、MBN含量变化为239.16~852.09 mg/kg和37.08~114.99 mg/kg,除10~20 cm土层外MBC、MBN含量由大到小依次为MB、FB、LL、BB。2)MB土壤ACP、CAT和URE活性最高,FB的ACP、SUC、CAT活性均值要高于LL,BB的URE、ACP活性均值低于LL。3)冗余分析表明,0~5 cm土层土壤SOC、SAP、MBN对土壤酶活性的解释率达到了46.8%、24.9%和4.5%,5~10 cm土层土壤NO-3-N、pH、MBC的解释率分别为61.8%、11.4%和4.0%。10~20 cm土层土壤NO-3-N、pH、TN的解释率为53.3%、14.7%和12.4%。研究表明火后保留具有繁殖能力的树木作为母树恢复森林和及时森林抚育管理对土壤微生物生物量和酶活性具有促进作用。

基于规则面向对象分类法的贵州省山区火烧迹地提取

基于国产高分一号卫星宽幅(WFV)影像,对贵州省复杂地形山区火烧迹地的光谱特征、形状特征、纹理特征等进行了分析,建立了火烧迹地提取规则,完成了研究区基于规则面向对象的火烧迹地提取。利用高分二号卫星1 m分辨率影像对提取结果进行精度验证。结果表明,基于规则面向对象分类法的GF1WFV火烧迹地提取总体精度为92.67%,总Kappa系数为0.89,能较好地完成研究区的火烧迹地分类提取,分类质量达到极好水平,为贵州省山区火烧迹地提取提供了一定的参考和理论依据。

天祝地区火烧迹地乔灌草自然修复能力调查和潜力评价

调查火烧迹地不同乔木、灌木和多年生草本植物的发芽率和发芽指数,结果表明,乔木整体灾后更新潜力最低,发芽率0~28.36%,发芽指数0~0.28,乔木中青杨的发芽率和发芽指数均最高,为28.36%和0.28;灌木整体灾后更新潜力居中,发芽率36.21%~60.18%,发芽指数0.48~0.64,灌木中青海杜鹃的发芽率和发芽指数均最高,为60.18%和0.64;多年生草本整体灾后更新潜力最高,发芽率96.02%~100%,发芽指数0.84~0.98,多年生草本中甘肃鸢尾的发芽率和发芽指数均最高,为100%和0.98。

阔叶红松林火烧迹地天然更新特征分析

通过对天然更新阔叶混交林的林分密度、树种组成、径阶结构和主要树种生长规律4个方面探讨天然更新阔叶混交林林木更新特征,为火烧迹地植被恢复和天然林保护提供理论基础。结果表明,其阔叶红松林火烧后80 a,天然更新形成的林分主要树种是榆树和白桦,虽公顷蓄积量不低,但经济价值不高,且缺少针叶树种,如要加快林分的演替进程,需要采用人工促进天然更新或人工引入本土红松的措施,加速火烧迹地向顶极群落的恢复。

浅析火烧迹地的造林更新技术措施

本文介绍了火烧迹地的造林更新技术措施,包括土壤改良、植物选择、栽培方式和抚育管理等方面。分析了火烧迹地的造林更新对于生态恢复和森林资源保护的意义,提出了一些优化的建议。旨在为火烧迹地的造林更新提供科学依据和技术指导。

兴安落叶松林火烧迹地土壤有效磷与土壤微生物生物量磷时空演变特征

野火是大兴安岭活跃的生态干扰因子,显著影响火烧迹地土壤有效磷(AP,Available Phosphorus)和土壤微生物生物量磷(MBP,Microbial Biomass Phosphorus),本文旨在了解兴安落叶松林火烧迹地AP、MBP的时空演变特征,并在此基础上探究两者间的偶联机制。采用“以空间换时间”的研究方法,于大兴安岭塔河地区兴安落叶松林火烧迹地选取实验样地,于未过火兴安落叶松林选取对照样地,踏查每个样地的海拔、坡度、坡向、坡位信息,测定火烧迹地土壤AP、MBP含量,分析兴安落叶松林火烧迹地AP与MBP的时空演变特征。火干扰后,火烧迹地土壤AP、MBP含量均随恢复时间表现出先减少后增加的趋势,恢复初期火烧迹地MBP含量显著低于未过火样地,AP含量显著高于未过火样地(P<0.05);不同海拔火烧迹地AP、MBP含量差异显著(P<0.05),不同海拔未过火样地AP、MBP含量均无显著差异(P>0.05)。火烧迹地土壤MBP、AP的随机森林回归模型的模型总解释度约为84%,而未过火样地的模型总解释度约为60%,两个模型均达到了极显著水平(P<0.001),在对照样地随机森林回归模型中,坡位达到了显著水平(P<0.05),坡向、坡度、海拔三个地形因子达到了极显著水平(P<0.01),在火烧迹地随机森林回归模型中,所有解释变量均达到了极显著水平(P<0.01)。火干扰对土壤微生物的影响是一个长期过程,相较于AP,MBP对火干扰的响应更为敏感。火干扰会显著加强地形因子对AP、MBP的影响力,并改变地形因子对AP、MBP影响力的相对重要性。

青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地草本植物群落主要种生态位特征

特定环境下植物的生态位决定植物群落的相对稳定状态。以空间代替时间方法,采用Levins和Shannon-Wiener生态位宽度指数、Pianka和Schoener生态位重叠指数,分析青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地4个演替阶段群落的种群生态位宽度和生态位重叠程度,并划分群落特化种和泛化种。结果表明:火烧迹地不同演替阶段的草本层主要物种的Levins和Shannon-Wiener生态位宽度指数结果基本一致,同一物种在不同演替阶段的生态位宽度存在差异,生态位宽度23 a>5 a>15 a>顶级群落(Climax)。5 a群落有2个特化种2个泛化种,15 a群落有4个特化种2个泛化种,23 a群落仅有3个特化种,Climax群落有3个特化种5个泛化种。23 a群落的高生态位重叠指数的种对数占比最小,而Climax群落有着较少低生态位重叠指数的种对数;中等生态位重叠指数的种对数占总对数比值大小顺序为Climax>5 a>15 a>23 a。通过研究分析可以得出:青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林经过重度火干扰后,火烧迹地演替初期的群落(5 a)和受人为定向干扰的群落(23 a),植物生境资源丰富,各植物种的生态位宽度都相对较大、生态位重叠较小,相应地种间竞争小;演替中期(15 a),生态位重叠分离现象明显,群落中的大多数种在资源利用上具有极大的相似性,种间竞争加剧;而Climax属于顶级群落,各种的生态位宽度相对较宽,大多数植物种间生态位重叠不高,竞争较小,群落处于一个相对稳定的状态。除了Climax群落,其他各演替阶段群落所含特化种占特化种与泛化种之和比≥50%,特定的生境促使特化种的形成。适当的人为干预能够提高群落内种的生态位宽度,降低种间的生态位重叠,形成较为稳定的生态群落。

青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地植物群落演替的数量研究

[目的]分析青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地不同演替阶段植物群落物种组成和多样性变化规律,为火烧迹地植物群落的科学管理提供依据。[方法]采用空间代替时间方法,在迭山北坡,选取4个不同演替阶段的植物群落,即火后演替5年(5 a)、火后演替15年(15 a)、火后演替23年(23 a)和森林顶级群落(Climax)作为一个演替序列,采用样方法调查植物群落的物种组成,计算物种重要值、多样性指数和群落相似系数等指标,以揭示火烧迹地植物群落演替的数量特征。[结果]1)随着火烧迹地植物群落演替时间的推移,群落物种丰富度下降,个体数量逐渐减少,其中5 a群落物种丰富度最大,个体数最多(4008±298株·(400 m^(2))^(-1)),Climax的物种丰富度最小,个体数量也最少(1759±90株·(400 m^(2))^(-1));草本层5a群落、灌木层和乔木层Climax群落的Margalef指数和Shannon-Wiener指数最大。2)依据重要值,5 a、15 a、23 a和Climax 4个不同演替阶段的群落可命名为扁刺蔷薇+箭竹+密生薹草、唐古特忍冬+黑水柳+密生薹草、青海云杉-红桦+扁刺蔷薇+密生薹草群落和云杉-巴山冷杉+唐古特忍冬+密生薹草群落。3)不同演替阶段草本植物群落异质性指数5 a(0.07)<15 a(0.12)<23 a(0.19)<Climax(0.22)。4)5 a、15 a和23 a群落的多度为几何级数分布型,表明火烧迹地环境条件有利于草本植物生长,生态位确定性物种在群落构建过程中占据主要地位;而Climax群落的多度呈“S”型分布,“中间类型”物种占据了群落的绝大部分,属于演替晚期群落。5)根据β多样性的差异,可将4个不同演替阶段群落的灌木层划分为初建灌木层(5 a)和稳定灌木层(15 a,23 a,Climax),草本层划分为剧烈变化草本层(5 a和15 a)和稳定草本层(23 a和Climax)。[结论]随着植物群落演替时间越长,青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地物种丰富度呈递减趋势,群落间的相似性越加接近,群落为正向演替,演替过程为灌木林--落叶阔叶林--针叶林--云杉-巴山冷杉林。

青藏高原东北边缘云杉属-冷杉属林火烧迹地枯落物持水特征

以青藏高原东北边缘云杉属-冷杉属林火烧迹地为研究对象,基于典型抽样法于2020年8月和2021年7—8月在火烧迹地和未过火天然林采集枯落物样品,采用室内浸泡法测定分析枯落的蓄积量、持水量、有效拦蓄量等指标,探究林火干扰下不同坡位枯落物的水文效应,为更好地促进森林水源涵养以及水土保持功能提供依据。结果表明:(1)在植被恢复过程中,枯落物的厚度和蓄积量随着恢复年限的增加而增加,且厚度为3.75~8.31 cm,蓄积量为6.16~8.13 t/hm^(2)。恢复5,15年火烧迹地上、中、下坡枯落物厚度和蓄积量与天然林差异显著。(2)枯落物的最大持水量为20.94~26.22 t/hm^(2),恢复5,15年火烧迹地枯落物最大持水量与天然林差异达显著水平。在枯落物持水达到饱和前,不同恢复年限下各坡位枯落物持水量与浸水时间呈对数函数关系,吸水速率与浸水时间呈幂函数关系。(3)枯落物的有效拦蓄量为14.58~16.95 t/hm^(2),有效拦蓄深为1.44~1.78 mm。恢复5年火烧迹地枯落物有效拦蓄量表现为中坡>上坡>下坡,恢复15年火烧迹地和天然林有效拦蓄量均为下坡>中坡>上坡。综上所述,在植被恢复过程中,枯落物的厚度、蓄积量、持水性能都随着恢复年限的增加而提高,呈现天然林>恢复15年>恢复5年;火烧迹地枯落物的持水性能及持水过程呈现中、下坡大于上坡,即枯落物的水文效应受坡位和火烧干扰的影响。

大兴安岭重度火烧迹地植被恢复后土壤团聚体稳定性及有机碳特征

为探明植被恢复对大兴安岭重度火烧迹地土壤团聚体及有机碳的影响,以重度火烧迹地上种植的不同林龄(11、21、32 a)落叶松人工林作为研究对象,通过测定土壤团聚体各粒级百分含量及团聚体有机碳含量,开展土壤团聚体稳定性以及团聚体有机碳特征研究。结果表明,1)重度火烧迹地在种植落叶松后,不同林龄落叶松人工林土壤机械稳定性团聚体与水稳性团聚体均以大于0.25 mm粒级含量为主,占比分别为85.57%~89.42%和62.86%~83.19%。随着林龄的增加,落叶松人工林0~10 cm层土壤机械稳定性团聚体大于2 mm粒级含量显著下降,0.25~2 mm粒级含量显著上升,水稳性团聚体则表现为大于2 mm粒级显著减小,0.5~2 mm粒级含量显著上升的趋势(P<0.05)。2)32 a落叶松人工林土壤机械稳定性团聚体的平均重量直径(Mean weight diameter,MWD)和几何平均直径(Geometric mean diameter,GMD)均显著小于11 a,上层土壤水稳性团聚体的MWD与机械稳定性团聚体特征一致。水稳定性大团聚体含量(Water-stable macroaggregate content,W SA 0.25)随着恢复年限的增加逐渐上升,32 a生落叶松人工林团聚体破坏率(Percentage of aggregate destruction,PAD)显著减小。3)随着林龄的增加,落叶松人工林土壤团聚体有机碳含量增加,且上层增加较多。大团聚体(>0.25 mm粒级)的有机碳贡献率占主导地位。研究结果为大兴安岭重度火烧迹地植被恢复提供了科学依据。

河北平泉油松林火烧迹地土壤氮变化特征

【目的】分析河北省平泉县火烧迹地油松天然次生林的土壤氮在火后不同年份的变化特征,结合林分因子、立地因子和可燃物因子,研究土壤氮变化的影响因素,为火烧迹地养分循环研究及恢复提供科学依据。【方法】选取河北平泉县柳溪镇油松林火烧迹地为研究对象,分别于2015年(火后当年)、2016年(火后1年)、2021年(火后6年)采集土壤样品,测定土壤全氮(TN)、碱解氮(AN)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量,比较和分析上述4种氮含量在不同火强度(轻度火烧、中度火烧、重度火烧、对照样地)、不同土层深度(0~10 cm和10~20 cm)在不同年份(2015、2016、2021年)的变化趋势。使用相关性分析和冗余分析探究林分因子(树高、胸径、郁闭度)、立地因子(坡度、坡向)和可燃物因子(1、10、100时滞可燃物载量、1、10、100时滞可燃物含水率)对土壤氮元素的影响。【结果】(1)整体而言,火强度、土层深度、年份对4种土壤氮含量具有显著影响(P<0.05),火强度和土层深度对2015年的4种土壤氮含量存在交互作用(P<0.05),火强度和年份对4种土壤氮含量存在交互作用(P<0.05),火强度、土层深度和年份对土壤氮含量不具有三因素交互影响(P>0.05);(2)火后1年(2016)土壤全氮、铵态氮、硝态氮含量回升,以重度火烧样地最为明显,增幅分别为464.67%、397.97%、185.63%,碱解氮含量降低,中度样地降幅为52.48%。火后6年(2021)土壤全氮、铵态氮、碱解氮含量在中度样地回升明显,增幅分别为368.78%、209.00%、427.51%,硝态氮含量在中、低强度下降,降幅为14.31%、14.34%;(3)RDA结果表明,可燃物含水率对土壤氮含量的变化贡献最多解释度:1时滞可燃物含水率影响碱解氮含量,并与其成正比关系;100时滞可燃物含水率影响硝态氮含量,并与其呈正比关系。林分因子和立地因子对土壤氮含量变化解释度较小,主要是间接作用。【结论】火后6年内土壤氮含量的变化先降低再回升,这是火强度、土壤和年份共同作用的结果。火烧初期(火后当年、1年),火强度对土壤氮含量的影响起主导作用,但是随着年限增加(6年),火强度对土壤氮含量的直接影响降低,火强度与土壤的介导作用,通过土壤含水率、温度、pH等指标继续影响土壤氮含量的变化。火烧迹地植物的更新与发育同样受到介导作用影响,不同生长阶段的养分利用策略差异,以及植被凋落物的累积也是土壤氮含量在火后1年和6年发生明显变化的重要原因。

青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地草本植物群落构建机理

群落构建机制是生态学研究的核心论题。生态位理论和中性理论是阐明群落构建的两种主要理论,但这两种理论分别强调的环境过滤和扩散限制对群落构建的影响尚存争议。该研究以青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地不同演替阶段草本群落为研究对象,应用扩散-生态位连续体指数(DNCI)和校正随机率(MST),分析不同演替阶段草本植物群落的主导构建机制。研究结果显示:1)5、15和23 a群落与Climax群落之间的DNCI分别为-22.6169、-21.7507和-8.2594,都远小于0,表明不同演替阶段草本植物群落构建的主要驱动作用是扩散过程;2)5 a-Climax组和23 a-Climax组的MST值均高于50%阈值线,这表明随机性过程在两组群落构建中均占支配地位;对于15 a-Climax组,15 a的MST值为0.6664,Climax的MST值等于0.4927,说明15 a植物群落构建以随机性为主,而Climax群落构建以确定性为主;由于15 a的MST值远高于50%,而Climax的MST值较接近于50%的阈值,也可说明15 a-Climax组群落构建仍以随机性为主。在青藏高原东北边缘云杉-巴山冷杉林火烧迹地,随机扩散主导了草本植物群落的构建过程。

青藏高原东北边缘迭山北坡巴山冷杉林火烧迹地天然植物区系特征分析

【目的】对青藏高原东北边缘巴山冷杉林火烧迹地自然演替的植物进行区系统计分析。【方法】基于已有文献资料,进行野外调查,系统整理植物区系信息。【结果】青藏高原东北边缘巴山冷杉林火烧迹地共有天然植物29科53属68种。火烧迹地分布植物的科以世界分布型为主,占总科数的51.72%。优势属相对于世界植物区系其物种所占比例并不高,分布于本区的属多为以寒温带地区,特别是以北温带及其高山区的分布为主。属的分析表明,本区属于以北温带成分,特别是欧亚大陆温、寒地带典型成分为优势,兼具温性、寒温和高寒类型的温带区系性质。区系具有年轻的性质,具体表现在木本类型较少,多年生草本多,缺乏古老和原始的类群。作为青藏高原的边缘地带和过渡区系,本区系在受到我国华北区系和西南高山区系双重影响的同时,保持了其高原、高山类型的区系性质。火烧迹地所处的迭山北坡为我国青藏高原植物区系向黄土高原植物区系过渡的代表区系之一。【结论】在中国种子植物区系分区中,本区属于中国-喜马拉雅植物亚区的洮河-岷山亚地区。

青藏高原东北边缘云杉-冷杉林火烧迹地的灌木群落特征

【目的】探究青藏高原东北边缘云杉-冷杉林火烧迹地植被恢复与重建过程中的灌木群落特征动态,阐明火烧迹地灌木群落多样性格局和维持机制的生态过程,为在火烧迹地恢复与重建过程中对植被进行合理干预、尽快恢复生态效益提供合理依据。【方法】以空间代时间方法,分析恢复5年和15年火烧迹地灌木群落和未过火林地林下灌木层物种组成特征、α物种多样性和β物种多样性。【结果】在5年、15年火烧迹地灌木群落与未过火林地林下灌木层之间,植物种类组成存在差异,5年火烧迹地共调查到11科17属24种,15年火烧迹地共调查到8科10属17种,未过火林地共调查到12科19属35种。5年、15年火烧迹地和未过火林地的物种丰富度指数与Pielou均匀度指数,以及5年火烧迹地的物种丰富度指数与Simpson指数、物种丰富度指数与Shannon-Wiener指数的相关性均不强(P<0.1或P>0.1),其他指数间的相关性均较强(P<0.001或P<0.01)。物种丰富度指数为5年火烧迹地>15年火烧迹地>未过火林地,Shannon-Wiener指数和Simpson指数均为15年火烧迹地>未过火林地>5年火烧迹地,Pielou均匀度指数为15年火烧迹地>未过火林地>5年火烧迹地。5年、15年火烧迹地灌木群落的物种组成最相似,未过火林地林下灌木层物种组成和15年火烧迹地灌木群落的相似度大于5年火烧迹地。【结论】青藏高原东北边缘云杉-冷杉林经重度林火干扰后,在不同恢复时间梯度上的物种组成存在差异。火后短时间内局部生境范围内物种丰富度增加,火烧迹地的物种多样性和优势度较低,物种分布不均匀。随着演替进行,物种丰富度减小,物种多样性和优势度上升,物种分布较均匀。随着火烧迹地演替正常进行,火烧迹地与未过火林地物种组成相似度增加,火烧迹地灌木群落朝着正向演替。

基于Sentinel-2数据的火烧迹地提取研究

昆明为云南省的政治经济文化中心,森林火灾多发给人民生产生活带来了极大的威胁。准确提取火烧迹地有利于掌握林火规律,加强森林火险区划,通过合理配备资源提高森林防火效率。以昆明地区2016—2020年Sentinel-2数据、高温火点数据和土地利用分类数据为基础,基于差分归一化火烧比率(dNBR)提取该地区火烧迹地面积,并对其空间分布特征进行分析。结果表明:土地利用数据有利于提高火烧迹地提取效率,但高温火点数据错漏较多,对火烧迹地提取贡献不大。Sentinel-2数据与dNBR指数的结合在单火场可以达到平均89%以上的提取精度,有较高适用性。昆明地区火灾高发区为安宁市、晋宁区等地,过火区域集中在高程1700~2300 m、坡度6°~25°的林地耕地混杂地区,阴坡过火面积略大于阳坡。

基于增强型燃烧指数的中小型火烧迹地自动提取研究

火烧迹地提取是林火灾后评估和重建的重要内容。中小型森林火灾分布范围广,发生频率高,人工判识耗时耗力。卫星遥感能大范围、高时效地提取火烧迹地,但不同区域地表环境和气候条件差异使得其自动提取难度大。以浙江省2019—2021年7个中小型林火为研究对象,基于Sentinel-2和Landsat-8卫星影像开展火烧迹地自动提取研究。首先,利用实测信息进行火场模糊定位,结合谷歌地球引擎完成火灾定位和卫星数据获取;其次,基于卫星影像多波段反射率,利用云过滤、大津法(Ostu)、指数分割、图像膨胀等预处理识别和剔除云、水体和非林地等干扰信号。最后,通过燃烧面积指数和归一化燃烧指数计算,图像增强和波段合成等,自主构建增强型归一化燃烧指数(ENBR),并结合高斯滤波和Ostu完成中小型火烧迹地的自动提取。结果表明:ENBR能显著凸出火烧迹地和周边环境特征差异;2021年实验样本自动提取经目视判读和实测数据验证,面积偏差分别为3.69±3.09和2.51±3.33 hm^(2),提取精度达(94.20±3.03)%和(90.54±8.21)%,显著优于dNBR和BAI的人工阈值判识结果;2019—2021年12次提取应用整体偏差为5.00±4.70 hm^(2),提取精度达(92.50±5.06)%。研究表明,ENBR和Ostu自动提取方法精度高,且区域自适应能力强。因此,研发的ENBR和火烧迹地自动提取方法对广泛发生中小型林火的中国南方地区具有重要应用价值。

影像选择及阈值对dNBR提取火烧迹地的影响

针对缺乏必要的影像选择及阈值评估导致差分归一化燃烧指数(differenced normalized burn ratio,dNBR)提取火烧迹地的可靠性降低问题,文章探索其影响规律。筛选滇中地区15场有高清影像的火灾为研究对象,采用dNBR提取不同时间及阈值组合下的火烧迹地面积,以10场火灾作为研究区确定最佳影像对及阈值,并以5场火灾作为验证。结果表明,影像选择过程及阈值对评估结果影响很大,不合理的影像选择会产生错误的结论,其中灾后影像的影响占主导地位。灾后最优选择是NBR最低值及其附近影像,在0.2~1.2阈值区间提取精度平均为94%,火灾细节勾绘准确。