紅樹林又稱“海岸衛(wèi)士”、“消浪先鋒”、“生物凈化篩”, 是最具生命力的四大海洋自然生態(tài)系統(tǒng)。紅樹林生長在潮間帶, 且郁閉度高, 地面調(diào)查不僅需要投入大量的時間及人力, 而且空間范圍和時效性都具有極大的局限性, 無法滿足大范圍監(jiān)測。2000年以來, 我們基于多源遙感從時空模式、結(jié)構(gòu)參數(shù)、生理生化參數(shù)反演等多角度研究了紅樹林生態(tài)系統(tǒng), 為科學(xué)監(jiān)測和管理紅樹林提供了先進(jìn)的技術(shù)手段和方法。《生物多樣性》2018年第8期發(fā)表的文章《基于多源遙感的紅樹林監(jiān)測》詳細(xì)介紹了隨著遙感技術(shù)的發(fā)展我們課題組十幾年來在紅樹林開展的三個方面的研究成果。

圖1  部分研究區(qū)的紅樹林(作者實(shí)地拍攝)

2000年初,我們首創(chuàng)了基于像素和面向?qū)ο笙嘟Y(jié)合的方法, 將IKONOS高分影像應(yīng)用于紅樹林種間分類制圖, 也首次對IKONOS和QuickBird高分影像應(yīng)用于紅樹林制圖效果進(jìn)行了比較, 并將Worldview-3和ALOS影像進(jìn)一步應(yīng)用于紅樹林種間分類。2010年前后,應(yīng)用面向?qū)ο蠛蜎Q策樹的分類方法對1973–2010年廣西紅樹林面積的變化進(jìn)行了分析, 解決了紅樹林大范圍監(jiān)測問題; 隨后, 又基于無人機(jī)多光譜和地面激光雷達(dá)遙感的紅樹林葉面積指數(shù)反演方法, 肯定了植被指數(shù)方法和無人機(jī)手段應(yīng)用于海岸帶紅樹林葉面積指數(shù)反演的適用性, 并根據(jù)紅樹林本身茂密、低矮的特點(diǎn)(圖2), 提出了植被遮擋指數(shù)VOA (vegetation occlusion index)。隨著遙感高光譜的不斷精細(xì)化, 近5年來,我們又探索了遙感應(yīng)用于紅樹林的生理生化參數(shù)反演: 其中, 首次評估了受潮汐作用的紅樹林光化學(xué)反射指數(shù)PRI (photochemical reflectance index)與光能利用率LUE (light use efficiency)的關(guān)系、天然紅樹植物白骨壤(Avicennia marina)林和桐花樹(Aegiceras corniculatum) PRI與LUE的關(guān)系以及受外來物種互花米草(Spartina alterniflor)入侵的紅樹林PRI與LUE的關(guān)系, 是未來評估紅樹林生態(tài)系統(tǒng)光合能力及生產(chǎn)力的重要基礎(chǔ)(圖3); 也根據(jù)紅樹林生長在潮間帶的特殊性, 基于Landsat-8影像探究了不同淹沒狀況下的紅樹林冠層葉綠素含量的變化結(jié)果(圖4)。

圖2 茂密、低矮的紅樹林(作者實(shí)地拍攝)

圖3  4種研究對象光化學(xué)反射指數(shù)(PRI)與光能利用率(LUE)的關(guān)系圖

圖4 基于種類和季節(jié)的不同淹沒狀況的紅樹林綠色葉綠素指數(shù)(GCI)分布箱體圖

十年如一日, 每年至少兩次全員野外工作, 酷暑寒冬, 帶著無人機(jī)、光合儀、GPS、葉綠素儀等從北京到廣西沿途30多個小時車旅的跋涉前往實(shí)驗(yàn)基地——汕口紅樹林保護(hù)區(qū)。難以想象的野外工作環(huán)境(圖5),增加了我們對紅樹林的了解和熱愛。希望通過我們的工作讓更多的人熱愛和保護(hù)紅樹林, 最重要的是提供科學(xué)的認(rèn)識和管理, 促進(jìn)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的保育工作。

圖5  野外工作照片(作者實(shí)地拍攝)