摘要
北方针叶林是世界上最大的陆地生态系统之一，占陆地面积的17％，其碳储量是陆地生态系统碳储量的35％。火干扰是北方针叶林结构、功能及面积变化的主要因素之一，研究火后植被恢复对理解火干扰、生态系统和气候变化之间的交互作用具有重要意义。东北地区是我国森林的重要分布区，其面积和蓄积量均占全国的1/3。东北森林也是我国“两屏三带”生态安全战略格局中唯一森林带，是减缓全球变化、保护生物多样性、保障粮食生产和水资源安全的生态屏障。东北森林是我国气候变化的敏感区和火干扰的高发区，因此研究火干扰对东北地区森林生态系统结构和功能的影响对我国的林业政策、防火政策和生态系统服务具有重要的意义。 本研究以大兴安岭呼中自然保护区2000年8700公顷火烧迹地为研究区，以2000～2017年长时间序列的Landsat多光谱数据为主要数据源。首先采用像元二分模型和多端元光谱混合分析(Multiple Endmember Spectral Mixture Analysis:MESMA)方法提取2014年的植被覆盖度，评估两种方法在大兴安岭地区火后植被恢复研究的有效性。其次，基于像元二分模型，提取2000～2017年长时间序列下植被覆盖度图，采用植被恢复模型、一元线性回归模型等方法，研究火后植被恢复的时空特征。最后，结合火烧烈度、坡度、坡向、海拔数据分析火后植被恢复速率的控制因素。主要得到以下结论: (1)基于多端元光谱混合分析以及像元二分模型两种方法提取植被覆盖度图，以高分辨率(2m)WorldView-2影像(2014年7月1日)为验证数据，对两种方法计算的植被盖度提取精度进行比较。结果表明，MESMA方法获得的植被盖度(R2=0.691)与像元二分模型获得的植被盖度(R2=0.7)精度无显著(p＞0.05)差异。本研究表明两种方法均可有效监测北方针叶林中火后植被盖度恢复，并可运用于时间序列遥感影像监测植被恢复动态。 (2)利用像元二分模型、植被恢复模型、一元线性回归模型等方法分析了2000～2017年火后植被的动态变化。结果表明，研究时段内，火烧迹地植被盖度总体呈上升趋势，到2017年高植被覆盖度达到94％。火后植被恢复速率与距上次火烧时间有关，火后3年内，植被覆盖度恢复显著增长，平均增长率为0.12。2004之后植被覆盖增加幅度减缓，呈波动上升趋势，这10年内趋势斜率为0.016。 (3)基于火后植被恢复速率图，在R软件中用增强回归树(Boosted Regression Tree Analysis:BRT)模型，分析了火烧烈度、坡度、坡向、海拔等因素对火后植被恢复的影响。结果表明，火烧烈度对于火后植被恢复速率影响最大。以火烧烈度图为基础，分析了不同火烧烈度下植被覆盖度恢复过程。表明低、中两种火烧烈度下植被盖度恢复时间约为7和15年，在研究时段内，高火烧烈度下植被未完全恢复到火前水平。在气候变暖背景下，火烧烈度和次数的增加将会对大兴安岭寒温带针叶林组成、功能和景观格局的变化造成深远的影响。
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