多源遥感技术揭示人类主导热带景观中延迟演替的识别与预测研究

这篇综述创新性地整合卫星NDVI时间序列与机载LiDAR数据，构建了热带延迟演替（delayed succession）的遥感识别框架。研究以香港为模型系统，发现4.2%（30.78 km2）植被区存在演替延迟现象，揭示火干扰频率（>3次）与草本层密度（<0.2 m）是关键驱动因子，并证实天然林地残存对生态恢复的显著促进作用（XGBoost模型精度达0.86），为气候韧性修复提供了空间优化策略。

　　

延迟演替的生态挑战

热带森林作为全球22%陆地碳汇的核心载体，其恢复力正遭受人类活动与气候变化的双重冲击。香港作为典型案例，90%原始森林消失后形成的草地-灌丛镶嵌体，为研究火干扰导致的延迟演替（即生态系统停滞在早期演替阶段）提供了天然实验室。

多源遥感技术突破

研究团队创新性地融合Landsat NDVI时间序列（2000-2022）与10米分辨率LiDAR冠层高度数据，建立三阶段识别标准：持续低NDVI（<0.75）、无恢复趋势（Sen's slope检验）及低植被高度（<0.5 m）。历史航片验证显示该方法较传统离散采样准确率提升23%，成功定位30.78 km²延迟演替区，占香港植被面积的4.2%，集中分布于山脊（占76.2%）等易侵蚀区域。

火干扰的临界阈值

XGBoost模型（精度0.86）揭示火频率存在明确临界值：当35年内火灾超过3次，延迟演替概率骤增2.7倍。SHAP分析显示草本层密度（<0.2 m）呈现双面效应——低频火下促进恢复，高频火时转为抑制因子。这种"火陷阱"效应与卡里金（karrikins）物质释放、土壤退化形成正反馈循环，印证了Connell-Slatyer抑制模型的理论预测。

天然林地的种子库价值

恢复预测模型（精度0.63）突显天然林地残存的关键作用：200米缓冲区内每增加10%天然林覆盖，恢复概率提升41%，显著优于人工林（仅9%）。这归因于天然林丰富的风媒（如Itea chinensis）与鸟媒（如Machilus sp.）种子扩散能力，而单一树种人工林（如Lophostemon confertus）几乎无再生贡献。

管理启示与局限

研究挑战了"单纯防火即可修复生态系统"的传统认知，提出"空间差异化修复"策略：高风险区优先防火，低恢复潜力区实施主动种植。但需注意方法在非森林原生区（如稀树草原）的适用局限，未来需结合深度学习提升棕榈/竹林等特殊植被的识别精度。这项研究为全球热带城市的生态安全预警提供了可推广的技术框架。