《Environmental and Sustainability Indicators》：Hedgerow structure as an indicator for multi-taxonomic biodiversity: a comparative approach between ground and airborne lidar measurements
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阔叶树篱在集约管理的松林景观中为森林生物多样性提供了重要避难所。然而，关于这些树篱的垂直与水平结构及其相关分类群生物多样性之间的关系，以及利用这些特征作为间接生物指示物的研究仍较为有限。基于激光雷达（lidar）衍生的指标在生态学中应用日益广泛，但鲜有研究评估
阔叶树篱在集约管理的松林景观中为森林生物多样性提供了重要避难所。然而，关于这些树篱的垂直与水平结构及其相关分类群生物多样性之间的关系，以及利用这些特征作为间接生物指示物的研究仍较为有限。基于激光雷达（lidar）衍生的指标在生态学中应用日益广泛，但鲜有研究评估其相较于传统野外测量捕捉多分类群生物多样性结构驱动因子的能力。研究人员探究了从机载激光雷达（ALS）与地面调查获取的结构指标是否能预测位于海岸松（Pinus pinaster）人工林边缘的22条阔叶树篱中的多分类群生物多样性及树木相关微生境（TreMs）剖面。调查涵盖六个分类群（维管植物、蝴蝶、步甲科甲虫、蜘蛛、鸟类与爬行动物）及TreMs。量化了12个激光雷达与12个地面结构变量。激光雷达衍生的总覆盖度（冠层+林下植被）水平变异性是整体多多样性（multidiversity）的最佳预测因子（R2 = 0.28），而平均冠层覆盖度最能解释森林特化种的多多样性（R2 = 0.46）。两变量均优于等效地面变量。相比之下，激光雷达指标对TreMs丰度或丰富度无预测力，而野外测量的胸高断面积（basal area）是良好预测因子（TreMs丰度R2 = 0.47，丰富度R2 = 0.43）。研究凸显了激光雷达与地面指示物在生物多样性评估中的互补性。随着高分辨率激光雷达数据在广域尺度日益可得，水平异质性与冠层覆盖度成为树篱跨大景观多分类群生物多样性的有前景间接指示物。
研究背景方面，全球生物多样性正以前所未有的速度下降，森林生态系统承载了大部分陆地生物多样性，但集约化松林景观中嵌入的阔叶树篱作为森林物种避难所的作用虽被认可，其结构特征与多分类群生物多样性及树木相关微生境（TreMs，即活体或枯死树木上在生命周期某阶段为物种提供资源或栖息地的显著结构）的关系仍不清楚。传统分类群指示物受限于鉴定知识与类群间低一致性，而间接结构指示物（如死木量、垂直/水平结构）虽被证实有效，但地面测量耗时且难以大尺度推广。机载激光雷达（ALS）可穿透植被获取三维结构，但现有研究多聚焦单一类群（如鸟类），对多分类群及TreMs的预测能力评估不足，且在树篱这一线性半自然生境中缺乏系统比较。该研究即在法国朗德省加斯科涅海岸松人工林边缘的“森林树篱”Living Lab中，选取22条以原生栎树为主、长100米、两侧为松林的阔叶树篱，同步开展多分类群生物多样性、TreMs与结构测量，旨在明确激光雷达与地面结构指标何者更能间接指示多分类群多样性与TreMs剖面。
关键技术方法上，研究人员于2023年夏季用无人机载Zenmuse L1激光雷达扫描22条树篱，点云经形态学滤波分类地面点并归一化高度，沿中心连线以Voronoi镶嵌生成间距≥10米的多边形，计算总覆盖（1米至最大高）、冠层覆盖（5米至最大高）、灌木覆盖（1–5米）的均值与变异（δtc、μcc等）及垂直高度分布指标（μh、δh、h95），并以植物面积指数（PAI = -ln(1-μtc)）作断面积代理；地面同步在3个样方用Domin等级估测覆盖、激光测距仪测栎树高、卷尺测宽、实测胸径算胸高断面积。生物多样性方面，维管植物/蝴蝶/爬行动物用样线法，步甲与蜘蛛用陷阱法，鸟类用声学记录仪，各分类群鉴定至种并依文献划分森林特化种，按Allan等法构建等权多多样性指数（multidiversity）。TreMs依Larrieu等分级体系由两名受训人员逐树（DBH>7.5厘米）查录52型中出现的类型，计丰度与丰富度。统计采用偏最小二乘回归（PLSR）降维后经方差膨胀因子（VIF<5）筛选，再用线性/负二项广义线性模型（GLM）选优，交叉验证控过拟合。
研究结果部分，“多多样性（Multidiversity）”小节显示：总多样性最佳预测为激光雷达总覆盖水平变异性（δtc，R2=0.28，正效应），地面变量均无显著关系；森林特化种多多样性由激光雷达平均冠层覆盖（μcc，R2=0.46）与地面μcc（R2=0.19）共同预测但激光雷达更优，印证密冠层贴近成熟林微气候利于森林种。“树木相关微生境（Tree-related microhabitats）”小节表明：激光雷达12指标对TreMs丰度/丰富度均无预测力（空模型最优），而地面胸高断面积解释TreMs丰度47%、丰富度43%（均P<0.001），与断面积反映树木个体大小及近熟衰老阶段累积腐木型TreMs的机制一致。方法比对发现激光雷达与地面仅平均冠层覆盖（R2=0.41）、平均灌木覆盖（R2=0.24）、平均高（R2=0.21）显著相关，覆盖变异度两类方法不相关，说明地面低频采样难捕捉细尺度水平异质性。
讨论与结论翻译总结：研究人员指出，水平总覆盖变异性（δtc）支持生境异质性假说，通过光梯度与微气候分异同时服务森林种与泛化种，其解释力高于既有多分类群激光雷达研究；平均冠层覆盖反映对成熟林条件的模拟程度，是森林特化种多多样性的核心驱动。TreMs则受胸高断面积而非遥感结构主导，因TreMs形成还依赖树种、坡度等地面因子，且本研究仅鸟类等少数类群直接利用TreMs，故多多样性与TreMs不相关，TreMs更宜作功能多样性而非分类多样性代理。激光雷达在捕捉多分类群生物多样性（尤其覆盖变异与冠层均值）上优于地面，但在TreMs预测上不及地面断面积，二者互补。鉴于高分辨率ALS数据在欧洲大尺度可用，水平异质性与冠层覆盖可作为树篱景观多分类群生物多样性的有前景间接指示物，而TreMs评估仍需地面断面积支撑。该文发表于《Environmental and Sustainability Indicators》，为人工林景观中半自然线性生境的管理指示体系提供了结构指标选择的实证依据。
