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亚热带典型树种对模拟酸雨胁迫的高光谱响应

时启龙  
【摘要】:人类活动的增加和化石燃料的大量使用,排放了大量的硫、氮化合物,造成酸雨等环境胁迫越来越严重,影响了植物的正常生长,加剧了生态系统的不平衡。本文采用受控条件下模拟酸雨试验的方法,利用高光谱遥感技术,以亚热带地区常见的6种典型植物为实验对象,研究了在不同强度模拟酸雨处理下,植物叶片在叶绿素含量及其光谱反射率上的变化特征和规律。得出如下结论: ⑴针叶树种和阔叶树种对酸雨敏感性具有明显差异。针叶树种马尾松、杉木和香榧对酸雨敏感性高于阔叶树种刨花楠、香樟和杨梅。针叶树种内部,马尾松和杉木叶绿素含量随酸雨浓度变化的幅度明显高于香榧;而阔叶树种内部,三者之间无显著差别。马尾松、香樟和香榧不能承受长时间高浓度酸雨胁迫,叶绿素含量呈先增加后减少趋势,杉木则先减少后增加,杨梅能承受长时间高浓度酸雨胁迫,pH值2.5处理下叶绿素含量高于pH值5.6处理。刨花楠四期试验中叶绿素含量变化无明显规律。 ⑵各受试植物光谱反射率红边位置与其叶绿素含量变化规律基本一致。针叶树种马尾松和香榧主要表现为“蓝移”,杉木则先“蓝移”后“红移”,表现出对高浓度酸雨长时期的抗性;阔叶树种香樟先“红移”后“蓝移”,对高浓度模拟酸雨表现出先促进后抑制现象,杨梅在四期试验中,除第三期光谱一阶导数曲线有明显的“蓝移”外,其余各期均比较平缓,结合其可见光波段光谱反射率特征可知,杨梅对高浓度模拟酸雨具有较好的抗性,刨花楠则“红移”和“蓝移”交替出现,与其叶绿素含量变化大致相同,对酸雨敏感性不明显。 ⑶不同的植被指数对研究植物所受酸雨胁迫的效度不同。植被指数SIPI在不同植物和不同模拟酸雨处理下的差异较小,变化无明显规律,而其他植被指数则和其植物叶片的叶绿素含量变化规律基本一致。此外,通过差值比率运算,我们发现,NDVI相较于其它四组植被指数,pH值2.5处理与pH值5.6处理间的差异显著偏小,RI、RVI700和RVI550在区分pH值2.5和pH值5.6模拟酸雨处理下的实验对象效果要好于gNDVI,而植被指数RVI550在区分能力方面又相对优越于RI和RVI700。


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