深圳市羊台山浙江润楠群落季相高光谱特征研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kniba98
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羊台山位于深圳市西北部,园内森林覆盖率达到98%以上,植物资源与景观资源丰富多样,是市民休闲游憩的首选之地。园内植被以南亚热带常绿阔叶林次生林为主,浙江润楠为该区地带性季相景观群落。本文首先从物种组成、群落结构、物种多样性角度分析了羊台山浙江润楠的群落学特征,提出景观优化的树种配置的建议;同时,结合优树选择的方法,选择不同生境条件下6株目标观测树,运用美国ASD手持式光谱分析仪测定目标树年周期内的高光谱反射数据,并分析彩叶植物的高光谱反射特征,和浙江润楠群落的季相变化特征,探讨浙江润楠群落季相色彩特征与高光谱特征的相关性,并基于此,确定其最佳观赏期及光照、立地条件等因子对其季相变化的影响,从而为羊台山浙江润楠群落景观优化提出可行性建议。研究结果表明:(1)深圳市羊台山浙江润楠群落区系组成以茜草科、樟科、紫金牛科、大戟科、芸香科、山茶科等泛热带或亚热带分布植物居多,占总种数的38.3%,占总属数的33.3%,群落呈现明显的热带亚热带植物区系特征,且有热带区域类型向亚热带类型过渡性质。羊台山3个1200m2样地内,浙江润楠的重要值分别为22.21、22.83、27.75,在群落内占据明显优势地位;群落垂直结构,乔灌草层次清晰,乔木层物种种类丰富,浙江润楠主要占据乔木层第Ⅰ亚层和第Ⅱ亚层,分别占该层总数的47%-58%和17%-30%;灌木层以浙江润楠、中华楠、水杨梅、罗伞树等的分布居多;层间藤本植物多为暗叶菝葜、鸡血藤等,垂直空间分布合理,物种组成较为丰富,群落结构稳定。(2)浙江润楠年周期高光谱数据显示,其季相色彩期分为3个时期,即:亮黄色花期、红色嫩叶期、绿色常叶期。浙江润楠花期色彩特征为亮黄色,花期较短,主要集中在2月份中旬~3月份上旬。绿叶期高光谱曲线特征与健康绿色植物高光谱特征一致,即在550nm处呈现明显的“绿峰”,逐渐下降至690nm处出现“红谷”值,继续上升至750nm左右基本达到最高形成峰值;花期高光谱反射率整体高于绿叶期,尤其在橙红波段(591-680nm)。对花期与叶期的325-1075nm全波段高光谱曲线值进行曲线拟合,呈指数正相关,决定系数为0.939。花期的高光谱曲线与黄色系植物高光谱曲线走势基本一致,即在490nm左右急剧上升直至550nm左右渐渐趋于平缓,在680nm处出现“谷值”(即:红谷),但是由于测量时的绿色叶片背景,花期的高光谱曲线在550nm处仍有“绿峰”值,且曲线的整体反射率低于黄色叶植物,说明浙江润楠花期对光的吸收利用率要高于黄色叶植物。对325~1075nm波段内花期高光谱反射率分别与黄色系金叶榕、金叶女贞、洒金东瀛珊瑚3种植物叶片反射率进行拟合,均呈现指数正相关,决定系数分别为0.8795、0.8805、0.8687。(3)红叶期主要集中在6~9月份,色彩表现最强烈期为6、7月,新叶呈现鲜红色或略带绿色,即:转红期与全红期。转红期反射率曲线呈现明显“峰谷”特征,在550nm处出现“绿峰”,而在550~660nm橙红波段反射率上升,即对橙红光的吸收利用率下降,至680nm左右出现“红谷”值,继续上升至720nmm左右达到最大值,趋于平缓;红叶期高光谱反射率曲线在630nm左右出现“红峰”值,至680nm左右出现“红谷”值,继续上升至720nm左右达到最大值。在近红外波段761~1100nm浙江润楠转红期、红叶期的高光谱反射率均低于绿叶期,且“红边”值较绿叶期也有“蓝移”现象。浙江润楠转红期、红叶期的高光谱反射率值与绿叶期发射率值进行曲线拟合,均呈对数指数相关,决定系数分别为0.95、0.9406。全红期浙江润楠高光谱反射曲线特征与红色系曲线特征基本一致;在近红外波段761~1100nm浙江润楠转红期、红叶期的高光谱反射率均低于彩叶植物。浙江润楠全红叶期与红车、朱焦、红桑、红花继木4种红色系彩叶植物的高光谱反射率值拟合,均呈线性相关,决定系数分别为0.9487、0.9468、0.9354、0.9244。(4)浙江润楠与水杨梅、中华楠、枫香、笔罗子等乡土树种所形成的群落结构稳定,共生性较强,各个树种占据的生态位重叠不明显,群落垂直结构复杂多样。今后生态景观林改造中,可选用以浙江润楠为主层次树种、以水杨梅+枫香或水杨梅+山乌桕等乡土树种为亚层次树种的配置模式,营造季相景观变化丰富、群落层次结构清晰、群落结构稳定的生态风景林。对比东、南、西、北4个方位浙江润楠叶片高光谱反射光谱表明,花期东、南方位的高光谱反射率高于西、北方位,对光的吸收利用率更高,即色彩表现较好。不管花期还是红叶期,位于南坡、东南坡浙江润楠季相色彩表现特征明显于北坡、西坡的植株。就海拔而言,位于第Ⅰ阶梯的浙江润楠花期稍晚于第Ⅱ阶梯约1个月,主要是由于第Ⅰ阶梯植株湿生环境的因素,起到平衡气温作用而造成该现象,红叶期位于第Ⅲ阶梯上植株表现性最好。因此,在种植地的选择上尽量选择高海拔区域可以给予全光照的南坡或东南坡种植。
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