基于遥感技术的澄迈县红树林覆盖与土壤特性时空演变研究（2018-2023）及其生态意义

本研究通过整合地面观测与Sentinel-2卫星数据，系统评估了海南澄迈县红树林覆盖动态（2018-2023年）及土壤盐度/养分特征。结果显示：红树林面积增长17.7%，土壤以酸性（pH 4.4-6.2）和非盐渍化为主，有效氮磷钾含量分别为109-234.9/3.5-135/24.3-124.1 mg/kg。该研究为联合国可持续发展目标（SDGs）下的海岸带生态系统管理提供了科学依据。

　　

在全球海岸带生态系统持续退化的背景下，红树林作为"海岸卫士"正面临前所未有的生存危机。联合国环境规划署数据显示，全球红树林面积已从1990年的1810万公顷锐减至目前的不足835万公顷，这种急剧萎缩主要源于城市化扩张、水产养殖侵占等人类活动。中国作为红树林分布的重要国家，在经历1950-2001年间面积减半（48,300→22,025公顷）的阵痛后，近年来通过系列保护政策实现了生态逆转，其中海南岛贡献了全国25-30%的红树林资源。然而，关于典型区域红树林恢复成效的系统评估仍存在明显研究空白。

针对这一科学问题，海南大学的研究团队选择具有代表性的澄迈县（占海南岛红树林总量的32%）作为研究对象，创新性地采用"天-地"协同观测策略。通过融合Sentinel-2遥感数据（10米分辨率）与96份土壤样本的实测数据，构建了2018-2023年间红树林覆盖与土壤参数的时空演变图谱。研究特别关注土壤电导率（EC）、pH值、有机质（SOM）及氮磷钾等关键指标，运用随机森林（RF）算法实现红树林精准分类，整体分类精度达84.4%（Kappa系数0.679）。

主要技术方法包括：1）基于Google Earth Engine平台处理Sentinel-2影像；2）采用3×3像元空间平均法解决点-面尺度差异；3）Walkley-Black法测定SOM；4）开发土壤盐度指数（SRSI/SI-1）；5）整合ESRI 10米分辨率土地覆盖产品进行变化检测。

研究结果揭示：

1. 土壤特性分析

   澄迈县土壤呈现典型酸性特征（pH 4.4-6.2），电导率空间变异显著（CV%=98.3%）。盐渍化区域集中分布于县域北部海岸带，铬含量（12.6-87.2 mg/kg）低于生态风险阈值。值得注意的是，土壤养分处于较低水平：碱解氮（109-234.9 mg/kg）、有效磷（3.5-135 mg/kg）、速效钾（24.3-124.1 mg/kg）均未达到红树林最佳生长需求。

2. 土地利用变化

   2018-2023年间，红树林/淹没植被面积从4.6 km²增至7.8 km²（+69.6%），同期裸地减少58.8%。LULC分类显示县域主导类型为林地（深绿色）与耕地（浅绿色），城市化进程与生态保护呈现协同发展态势。

3. 盐度指数验证

   两种盐度指数（SRSI/SI-1）均检测到中部区域的高盐度斑块，其中SRSI与实测EC相关性达0.921（p<0.01）。盐度分布呈现明显的海岸-内陆梯度，印证了潮汐浸没对土壤特性的塑造作用。

4. 红树林动态

   红树林核心区从2018年1.13 km²扩展至2023年1.33 km²（+17.7%），但2022-2023年增速趋缓，暗示可能达到生态承载阈值。优势物种包括红海榄（Rhizophora stylosa）、白骨壤（Avicennia marina）等耐盐树种。

讨论部分强调，该研究首次系统揭示了澄迈县红树林的扩张轨迹与驱动机制。尽管土壤养分限制可能影响长期恢复潜力，但17.7%的面积增长仍显著优于全球平均水平（年增1.8%），这得益于中国2008年实施的严格保护政策。研究创新点在于：1）建立红树林扩张与土壤参数的定量关系；2）验证SRSI指数在海岸带盐渍化监测中的适用性；3）为SDG 11（可持续城市）、SDG 15（陆地生物）等目标提供本土化案例。

未来研究建议关注：1）红树林群落结构的稳定性；2）气候变化对盐度梯度的影响；3）养分补充对生态恢复的增效作用。该成果发表于《Ecological Indicators》，为热带海岸带生态管理提供了可复制的技术框架。