基于无人机LiDAR的平潭岛海岸沙丘形态-植被季节性耦合机制研究

本研究针对海岸沙丘形态与植被互馈机制的季节性动态这一科学空白，采用无人机LiDAR技术与植被样方调查相结合的方法，系统监测了平潭岛三种典型沙丘（nebkhas、incipient dunes、blowouts）的季节变化。研究发现植被覆盖度每增加1%可提升沙丘高程0.029–0.067 m，揭示了植被空间分布对沉积格局的控制作用，为海岸带生态修复提供了量化依据。

　　

海岸沙丘作为陆地与海洋交互的前沿地带，其动态演化过程始终是地貌生态学研究的热点。尽管前人已从景观尺度揭示了植被对沙丘稳定的重要作用，但关于不同类型沙丘在季节尺度上的形态-植被耦合机制仍存在认知空白。特别是在台风频发的东亚季风区，高频次、高精度的动态监测数据尤为匮乏。这一知识缺口直接制约了海岸带生态修复工程的精准实施。

中山大学的研究团队选择中国平潭岛南坛湾沿岸9个典型沙丘（含nebkhas、incipient foredunes和blowouts三种类型），创新性地将无人机LiDAR（Light Detection and Ranging）技术与植被样方法结合，在2023年4月至2024年2月间开展季度监测。研究首次量化了植被覆盖与沙丘高程的响应关系，发现春季植被覆盖度每提升1%可驱动高程增加0.067 m，该成果发表于《Geomorphology》。

关键技术包括：1）采用DJI M300 RTK无人机搭载Livox MID-40 LiDAR传感器，获取厘米级分辨率地形数据；2）设置1 m×1 m植被样方48个，记录物种组成与覆盖度；3）结合风况数据（DP值即输沙势）分析沉积动力学。

主要结果如下：
Morphological characteristics of coastal dunes
nebkhas表现出最陡的坡向异质性（风坡35° vs 背坡28°），其体积变化幅度达214.7%，显著高于其他类型。LiDAR点云分析显示，台风季（7-9月）blowouts的侵蚀量可达其他季节的3倍。

Effects of wind conditions on dune morphology
RDP（结果输沙势）与植被覆盖呈显著负相关（r=-0.72，p<0.01）。冬季强北风导致nebkhas风坡沉积速率达2.3 cm/month，而夏季台风使incipient dunes背坡出现局部侵蚀坑。

Vegetation dynamics and dune morphology interactions
NDVI（归一化植被指数）与高程变化的相关系数呈现季节波动（春季r=0.81→夏季r=0.39）。值得注意的是，沙丘顶部10 cm高程变化可导致植被群落更替，如滨刺草（Spinifex littoreus）在沉积区的优势度提升12%。

结论部分强调了三重反馈机制：1）植被通过改变气流结构（flow modification）形成沉积热点；2）沙丘形态通过调控盐雾沉降影响植物分布；3）台风扰动重置生态地貌演替进程。该研究为海岸带"基于自然的解决方案"（NbS）提供了关键参数，如建议生态修复工程中nebkhas的植被覆盖率应维持在40-60%以平衡固沙与物种多样性。这些发现不仅完善了Hesp（2024）提出的生态地貌理论框架，更为《全球沙丘保护倡议》的亚洲实践提供了科学依据。