红树林生态系统监测与评价研究进展综述.pdf
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1、7188888888Feb.2024CENTRALSOUTHFOREST INVENTORY ANDPLANNING2024年2 月Vol.43 No.1中南林业调查规划第43卷第1期编者按:红树林是生长在热带、亚热带地区潮间带的十分重要的自然生态资源,在净化海水、抵挡风浪、保护和改善生态环境、维护生物多样性和沿海地区生态安全等方面发挥着重要作用,兼具生态、经济和社会价值,红树林保护和修复已经成为国际社会关注的热点问题。近年来,我国红树林保护修复取得积极进展,初步扭转了红树林面积急剧减少的趋势,但红树林总面积偏小、生境退化、生物多样性降低、外来生物入侵等问题还比较突出,保护与监管能力还比较薄弱
2、。同时,国内外红树林监测评价还存在总体框架不完整、指标体系不全面,以及监测评价内容、方法不一等挑战,这不利于红树林的保护、修复,函须对这些挑战进行研究。为贯彻落实红树林保护修复专项行动计划(2 0 2 0 2 0 2 5 年)文件要求,主动服务红树林监测、保护和修复,构建完善的红树林综合监测评价指标体系和科学、合理的红树林生态修复成效评价标准,编辑部特约国家林业和草原局红树林监测评估中心,以“红树林综合监测评价指标与技术体系研究”等成果为基础,以服务红树林综合监测评价指标体系构建为宗旨,从红树林生态系统监测、评价等方面开展研究,形成红树林监测评价系列论文,为构建科学、完善的红树林综合监测评价指
3、标体系提供技术支撑,进一步完善我国综合生态监测指标和技术体系。红树林生态系统监测与评价研究进展综述刘斯垚,舒勇,罗为检(国家林业和草原局中南调查规划院,湖南长沙410 0 14摘要:红树林生态系统是海洋生态系统的重要组成部分,随着人类活动的影响,红树林资源不断遭到破坏。因此,函须对红树林进行保护修复。然而,由于缺少红树林生态系统监测与评价的标准和体系,红树林生态系统监测与评价的内容、方法不一。基于此,通过查阅和梳理相关文献,对相关研究成果进行整理归纳,阐述红树林生态系统监测与评价的现状,以及发展趋势,并在此基础上对红树林生态系统的监测与评价进行展望,以期为我国红树林生态系统的监测与评价提供参考
4、。关键词:红树林生态系统;监测;评价;研究综述中图分类号:S718.55文献标识码:A文章编号:10 0 3-6 0 7 5(2 0 2 4)0 1-0 0 7 1-0 5D0I:10.16166/43-1095.2024.01.014Review of Research Progress in Monitoring and Evaluation ofMangrove EcosystemLIU Siyao,SHU Yong,LUO Weijian(Central South Academy of Inventory and Planning of NFGA,Changsha 410014,Hu
5、nan,China)*收稿日期:2 0 2 3-12-2 3作者简介:刘斯圭(1991一),男,湖南淑浦人,硕士研究生,工程师,主要从事林草规划设计工作。E-mail:115 7 6 5 3 q q.c o m。72中南林业调查规划第43 卷2024年第1期Abstract:The mangrove ecosystem is an important component of marine ecosystems.With the intensification ofhuman activities,mangrove resources have been continuously being
6、damaged.It is high time to protect and restoremangroves.However,the standard systems for both monitoring and evaluation of mangrove ecosystem are insuffi-cient,resulting in inconsistent content and methods for mangrove monitoring and evaluation.To change this situa-tion,through reviewing the relevan
7、t literature,we summarized the current status of mangrove ecosystem monito-ring and evaluation,and prospected development trends of the monitoring and evaluation of mangrove ecosystem.This review aims to provide references for the monitoring and evaluation of mangrove ecosystem in China.Key words:ma
8、ngrove ecosystem;monitoring;evaluation;research review红树林是一种生长于海陆交错带的特殊森林景观,具有防风消浪、净化环境、保护生物多样性、维持海岸河口生态平衡等生态功能,也为人类提供了大量动植物产品和其他各类资源,对保障海岸线生态安全具有重大作用,与沿海居民生存和发展息息相关2 。作为重要的生态系统,红树林在世界范围内呈现出面积快速减少和质量显著下降的趋势。新中国成立以来,受围海造地、近海养殖、砍伐等人为因素影响3,我国滨海湿地大面积减少,红树林资源不断遭到破坏,红树林生态系统处于生态系统退化、生态功能衰退的濒危状态4在科学、综合监测评价基
9、础上开展红树林的保护与修复,已经成为国际社会的行动共识。国内的红树林保护修复专项行动计划(2 0 2 0 2 0 2 5 年)自然资源部国家林业和草原局关于开展2 0 2 2 年全国森林、草原、湿地调查监测工作的通知(自然资发【2 0 2 2】65号)等文件相继印发、出台。目前,国内外红树林监测与评价还存在总体框架不完整、指标体系不全面等不足,同时缺少对红树林恢复、修复过程和效果的监测与评价,从而不利于红树林的保护与修复。对红树林生态系统监测与评价的研究,一方面可以为开展红树林保护与修复实施过程的动态监测和实施效果的科学评估提供技术支撑,从而有效保障红树林保护与修复工程建设成效5-6 ;另一方
10、面将为我国建设完善红树林综合监测评价体系提供理论指导和奠定坚实的科学基础,进一步完善我国综合生态监测指标体系。本文基于文献分析,梳理了红树林生态系统监测、评价的内容和方法,并在此基础上对红树林监测与评价进行了展望,以期为我国红树林监测与评价提供一定的参考。1监测内容及方法1.1监测内容红树林生态系统复杂,对红树林生态系统的监测也是一个复杂的过程。这就使得对红树林生态系统的监测对象是多样的,不仅包括对生物要素、水文要素、土壤要素、气象要素等进行长期监测,还要对生物、大气、土壤、水体这些体系间的能量与物质交换加以研究。这对精准地评估生态功能、定量分析生态保护修复和“双碳”目标的实现,以及美丽中国的
11、建设具有重要意义1.1.1红树林动态格局监测对红树林动态格局的监测主要集中于利用多时期监测数据,以揭示红树林分布的时空变化、景观格局变化,分析区域生态系统的敏感性、脆弱性和风险性。例如,郑法等7 在2 0 2 2 年广西山口红树林保护区实地调查数据的基础上,选取198 7 一2 0 2 1年期间6个时段的遥感影像,利用面向对象的图像分类方法,解析土地利用/土地覆盖变化(LUCC)状况,并基于LUCC计算景观格局指数,结合LUCC探索了广西山口红树林保护区湿地变化过程及其重要影响因素。自然因素和人类活动影响着区域生态系统的结构、功能、景观配置的变化,也影响着红树林格局的变化8-9。例如,谭浩然等
12、10 利用Google Earth影像,研究了气温、降雨与社会经济活动对湛江市特呈岛红树林分布的影响,发现极端低温天气和枯水期降雨量的增加可能不利于红树林植物的生长繁殖与迁移扩散,海岸带社会经济活动对红树林分布的影响不容忽视。然而,这些监测研究主要是利用遥感影像完成,在大尺度的监测中,遥感影像存在分辨率低、时空连续性差的问题。有相关学者利用机器学习和人工神经网络,将遥感数据与生物计量数据等多源数据相融合,更加准确地估算红树林群落格局变化情况O1.1.2红树林生物多样性监测目前,红树林生物多样性监测主要集中于红树林动植物及微生物的调查和监测(调查物种的种类、群落以及种群生态),以及干扰生物多样性
13、的监测方面,其目的主要有两个方面:研究红树林生态系统732024年第1期第43 卷刘斯鞋,:红树林生态系统监测与评价研究进展综述群落格局及其形成机制,以期揭示红树林生态系统结构与功能的动态格局及其演变规律;明确濒危珍稀物种的濒危机制和保护策略,摸清红树林生物多样性的时空格局及其维持机制。例如,李德玲等12 研究了三亚市红树林分布特征及物种多样性,肖霄等13研究了海南东寨港红树林湿地蚂蚁物种多样性与分布格局,关开朗等14 研究了深圳市红树林典型群落的物种组成及结构多样性,张富荣等15 研究了厦门海沧湾红树林恢复区水体浮游植物群落组成与物种多样性的时空分布,郭治明等16 研究了泉州湾红树林区鱼类物
14、种多样性,张小海等17 研究了海南新盈红树林国家湿地公园鸟类多样性,刘春燕等18 研究了广东湛江红树林国家级自然保护区昆虫多样性,王楠等19 对海南东寨港红树林土壤细菌群落结构的季节性变化进行了监测研究,程成等2 0 对海南红树林湿地的主要外来植物一一互花米草(Spartina alterniflo-ra)、无瓣海桑(Sonneratia apetala)和拉关木(La-guncularia racemosa)的分布现状进行监测。综合现有的研究成果可以发现,对红树林多样性的监测多集中于小尺度上的生物多样性组成、分布,且仅监测研究了某类物种,并未对其机理和过程进行综合性的深人研究,缺乏对红树林多
15、样性在大尺度上的研究。1.1.3红树林生理监测红树林生理监测主要集中在对红树林光合作用、呼吸作用、蒸腾作用、生理特征、物候等微观尺度的监测,以期揭示红树林对气候变化的响应模式、适应机制和反馈效应。例如,郑熊2 1 对海南东寨港3种红树植物红海榄(Rhizophora stylosa)、秋茄(Kandeliaobovata)禾和海莲(Bruguiera sexangula)测定了光合生理参数和主要生态因子,并分析了主要光合生理因子(蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度)对其净光合速率的影响。高长颢2 2 对漳江口红树林保护区秋茄、白骨壤(Avicenniamarina)和桐花树(Aegicera
16、s corniculatum)的甲烷和一氧化氮的释放进行野外观测,测定和分析了秋茄内生菌和附生菌对甲烷和一氧化氮通量的贡献,以及调落物分解对土壤甲烷和一氧化氮通量的影响。冷冰2 3 对6 种红树林树种进行了树干液流监测,分析和估算了红树植物蒸腾耗水对环境因子(光合有效辐射、饱和水气压差)的响应特征、红树林蒸腾耗水量及年际变化。潘文等2 4 对秋茄群落的调落物动态和组分,以及繁殖物候特征进行监测。红树林生理监测多局限于微观尺度上,而大尺度或全球尺度的研究鲜见,这可能和不同红树植物生理特征的差异、分布区域的不同密切相关,需要集中更多的力量在大尺度的监测上,以便更好地了解红树林对气候变化的响应模式、
17、适应机制和反馈效应。1.1.4红树林遥感监测进入信息化时代后,遥感技术迅速发展,遥感监测已经成为生态系统监测的重要手段和方法。诸多学者12 5-2 8 1对红树林遥感监测进行了综述,总结归纳了遥感在红树林监测中的理论基础、方法和现状,以及未来的前景。田蜜等2 9 利用多源遥感数据,对海南东寨港国家级自然保护区的不同退塘还林模式中的红树林面积的动态变化及植被群落特征进行分析。何旭30 利用多光谱无人机影像、光学卫星影像和高分三号双极化SAR遥感影像,通过堆叠集成学习算法和深度学习算法建立红树林树种分类模型,探究了堆叠集成学习算法识别红树林树种的可行性。遥感数据存在分辨率低、时空连续性差的缺点,需
18、要融合多源数据提高其分辨率,目前使用模型一数据融合的方法来提高准确率。例如,李雨阳31 研究了基于MCCU-Net算法和UHRViT算法在红树林群落分类上的表现;杨春月32 尝试使用Transformer的U-Net网络结构从遥感图像中自动、快速、高效地提取红树林信息1.1.4红树林生态价值监测红树林是一种重要的自然资源,具有多种价值和功能。在全球气候变化的大背景和国家“双碳”目标的要求下,众多学者将红树林碳汇监测和生态系统服务评估作为重要的研究方向。黄妃本等33 综合分析了碳汇监测与计量技术在广东红树林生态系统的应用。部分学者对红树林的生态服务价值进行了监测评估34-3。目前,对红树林生态价
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