基于多源遥感数据的深圳湾红树林生物量估算

发布时间：2020-05-30 11:32

【摘要】：红树林因其良好的固碳能力,成为碳循环中重要的一部分,但也十分脆弱,很容易受到人类活动的破坏而减少。本研究基于多时相Landsat遥感数据,使用了面向对象的多层次分类对1973年至2017年共11个时相的深圳湾红树林区域进行了遥感信息提取,并通过神经网络法构建统一的生物量与遥感变量拟合模型估算44年来深圳湾红树林的生物量变化趋势,另外结合高空间分辨率Worldview-2遥感数据与Radarsat-2雷达数据使用多种方法分类对2015年深圳湾红树林优势树种的种间分类效果进行了对比,并使用多元逐步回归的方法构建各树种间生物量与遥感变量的关系,以探究近期深圳湾红树林优势树种的空间分布情况与种群生物量情况。以期为深圳湾红树林的碳汇研究提供数据支持,同时也为其他红树林生物量研究提供经验。本研究主要成果有:(1)对比不同数据源与分类方法,使用光谱数据与雷达数据相结合并辅以纹理数据得出的分类结果,好于仅使用光谱数据得出的分类结果,使用基于面向对象的随机森林法进行种间分类的结果要优于决策树、支持向量机和k最近邻法。(2)使用不同的数据源对生物量总量进行估算时结果有所不同,有雷达与纹理特征参与构建的回归模型生物量估值高于仅使用光谱数据的生物量估值。据分析可能在于仅使用光谱数据时,植被指数的饱和现象限制了生物量的进一步表达,而使用雷达与纹理数据时不会受到该项制约。(3)深圳湾红树林的优势树种为秋茄、白骨壤、桐花树和无瓣海桑四种。2015年深圳湾红树林面积489.01 hm~2,其中福田红树林面积92.70 hm~2,米埔红树林面积396.31 hm~2。生物量总量约为1.35×10~5t,平均生物量密度276.06 t·hm~(-2),其中福田红树林生物量为2.05×10~4t,米埔红树林生物量1.14×10~5t。优势树种所占面积比例从大到小依次为秋茄、白骨壤、桐花树、无瓣海桑;生物量从大到小依次为秋茄、白骨壤、桐花树、无瓣海桑;平均生物量密度从大到小依次为秋茄、桐花树、白骨壤、无瓣海桑。秋茄在两保护区都有密集分布;桐花树主要集中在米埔保护区北部红树林区域前缘,邻近裸露滩涂,在福田沙嘴地段也有分布;白骨壤主要分布在米埔保护区北部桐花树的后端与秋茄的前端之间和中部的中潮滩上,在福田保护区观鸟亭东侧和车公庙附近狭长的中潮滩上也有带状分布区;无瓣海桑主要分布在福田西北部分的观鸟亭南侧和保护区前缘的滩涂上和福田最南端深圳河北岸区域,在米埔保护区中分布较为零散,主要在靠近红树林区域边缘的位置。(4)深圳湾红树林的面积和生物量自1973年至2017年经历了先减少再增加的变化。1973年深圳湾红树林共有522.26hm~2,生物量为1.21×10~5t;1988年面积与生物量缩减到最小,面积为290.34hm~2,生物量为7.11×10~4t;在2017年面积与生物量增长到最大,面积达到715.41hm~2,生物量达到1.76×10~5t。福田红树林消失的区域主要位于现在的福田保税区附近,同时沿海岸线的红树林宽度收缩导致面积减少,1988年后面积回升是由无瓣海桑和海桑的人工种植与沿海岸线的红树林宽度拓展产生的;米埔红树林消失的区域主要位于现在的香港湿地公园和尖鼻咀与锦田河之间的海岸滩涂部分,1988年后锦田河与深圳河之间的滩涂上红树林前缘逐渐向海延伸,同时现香港湿地公园附近的红树林开始恢复,使得米埔红树林面积逐渐增长。从土地利用类型的转化来看,深圳湾红树林减少的部分主要转化成为陆上林地、人工表面与坑塘,这是由于深圳市和香港市大规模填海造田、造地以及城市化建设和海岸居民围塘养殖海产品造成的;目前,深圳湾红树林大部分是由曾经的滩涂转化而来。(5)对比深圳福田红树林与香港米埔红树林,福田红树林面积较小,平均生物量密度较低,生物量总量较少,同时1988年前面积减少的速度较米埔红树林快,而之后面积回升时增加速度较慢。
【图文】：

位置图,深圳湾

2.1.1 研究区位置本文的研究区为深圳湾。深圳湾（中国大陆以外称后海湾）为中国香港新界西北部和中国广东省深圳市南山区西部对外开放海域处的海湾，位于元朗平原西侧、蛇口东侧。地理坐标为东经 113°53′-114°05′，北纬 22°30′-22°39′（图 2-1），面积约为 75km2（肖海燕,2007）。深圳湾深入内陆，离闹市区较近。大陆与香港的分界线——深圳河的中轴线，将深圳湾分为两个部分：北部为深圳市管辖范围，约占深圳湾面积的 60%，南部为香港政府的管辖范围，约占深圳湾面积的 40%。深圳湾为珠江口伶仃洋东岸的溺谷型海湾，河口两侧泥沙和碎屑等物质的沉积发育了广阔的淤泥滩，给红树林的繁殖与生长提供了良好的环境，福田红树林保护区（深圳）与米埔红树林保护区（香港）分别位于深圳湾两侧。深圳湾的湿地内生物多样性丰富，有多种高等植物，丰富的底栖生物和种类繁多的藻类、昆虫、两栖类爬行类和其他动植物（段余杰,2017）。同时深圳湾是鸟类的理想栖息地，长途跋涉的候鸟在此地停歇，使深圳湾成为东半球国际候鸟通道上重要的“中转站”，具有重要的生态、经济和社会价值。

示意图,福田,功能分区,保护区

深圳湾河海相互作用，咸淡水在该处混合，同时会受到潮汐的影响。深圳湾潮汐特征为不规则半日潮，大潮时潮差 3m，小潮时潮差 0.5m，平均潮差 1.36m，属弱潮性质的河口湾。深圳湾土壤基质为花岗岩及砂页岩，地带性土壤为砖红壤性红壤，淤泥深厚。由于长期受到海潮冲刷的影响，使得土壤无结构，表土含盐量 1.44%，pH5.3（吴宇静,2012）。2.1.3 研究内保护区概况（1）深圳福田自然保护区深圳福田红树林自然保护区位于深圳市福田区，深圳河以北，与香港米埔红树林保护区隔深圳河相望，，受到来自珠江、深圳河和后海湾的水体影响。东西海岸线长约9公里，南北平均宽度约0.7公里，地理坐标位东经113°45′，北纬22°32′，总面积为 367.64hm2。福田红树林保护区成立于 1984 年，1988 年定位国家级自然保护区，是中国唯一地处城市内部的国家级自然保护区。在保护区成立之初，为了保护红树林湿地资源，同时满足不同目的的需要，保护区进行了主题功能区划，福田红树林保护区功能区分为三部分，即实验区、缓冲区和核心区（图 2-2）。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S718.5;S771.8

【参考文献】