香樟早期酸胁迫的高光谱响应模型研究

发布时间：2018-06-26 21:32

  本文选题：高光谱诊断模型 + 典型波段　； 参考：《南京大学》2015年硕士论文

【摘要】：我国南方地区已经成为继欧洲、北美东部之后的第三大酸沉降地区,酸沉降对生态系统造成了严重危害。20世纪80年代发展起来的高光谱遥感技术,可以识别研究对象的微小变化,已用在植物对环境胁迫响应的研究中。然而,与其它胁迫相比,当植物在短时间接触低程度的酸沉降时,由于N和S的施肥效应可能表现出促进植物生长;随着接触时间的增加或酸性强度较高时,植物体内生理生化指标发生了改变;如果继续接受酸沉降,将导致植物的不可逆伤害。因此,监测植物受酸雨影响的突变点,进而监测早期酸胁迫,对于植物的健康恢复具有关键意义。本研究以亚热带典型树种香樟为研究对象,利用高光谱遥感技术在叶片尺度和冠层尺度下监测模拟酸雨对香樟的影响。根据临安市当地降水的S042-h N03-平均比值2:1配置模拟酸雨,然后用水稀释成pH值分别为5.6、4.5、3.5、2.5的四个模拟浓度。喷酸时间为419天,期间共测量16期叶片尺度、14期冠层尺度的高光谱数据。首先,对高光谱数据进行预处理,然后通过对不同酸浓度下的香樟光谱、一阶导数光谱对比,分析不同酸浓度处理下叶片和冠层的光谱变化;根据植物对酸胁迫的响应原理,寻找典型波段,并构建相应的植被差值指数;进而构建香樟在早期酸胁迫下的光谱响应模型。主要结论如下:(1)在叶片尺度上,最能反映香樟受酸影响变化规律的典型波段为470 nm～520nm、565nm～700nm,在此基础上构建蓝边差值指数与叶片黄边差值指数指示香樟对酸的响应。构建的酸胁迫诊断模型表明,低(pH4.5)、中(pH 3.5)浓度的酸雨对香樟叶片生长均呈现出先促进后抑制的作用,拐点发生在喷酸100天左右,且随着酸浓度的增加,对香樟叶片的抑制作用增强;高浓度的酸雨(pH2.5)从施酸初期就对叶片生长产生抑制作用,且随着喷酸时间的增加抑制作用一直加强,最后稳定在一个高值,表明此时酸雨对香樟叶片已产生了不可逆伤害。(2)在冠层光谱中,能较好指示香樟受酸影响变化规律的敏感波段为570 nm～670 nm,据此构建谷深差值指数和冠层黄边差值指数。研究显示:低浓度(pH4.5)酸雨在施酸初期对香樟冠层生长有促进作用,随着施酸时间的增加,促进作用一直减小,在喷酸时间为270天左右后,促进作用转为抑制作用,；中(pH 3.5)浓度酸雨对香樟冠层生长总体上表现为促进作用,随着喷酸时间表现为促进作用减小再到促进作用增大的抛物线趋势,这与香樟在不同温度下的生长速度相关;高浓度的酸雨(pH2.5)从施酸初期就对香樟生长产生抑制作用,且随着喷酸时间的增加对香樟的抑制进一步加强。(3)在不同浓度的模拟酸雨下,叶片光谱和冠层光谱中的植被差值指数均能较好的反应香樟生长受酸雨影响随喷酸时间的变化。叶片光谱对香樟受到的酸胁迫反应更敏感,由叶片光谱构建的植被差值指数与喷酸时间拟合度在不同浓度酸雨下均比冠层光谱中的差值指数高,且由促进转为抑制的喷酸时间也比冠层光谱中的早;而冠层光谱则更好的反应了香樟整体受酸雨的影响,冠层光谱中构建的植被差值指数变化趋势与香樟实际的长势以及株高的变化都保持高度一致。本研究表明,高光谱遥感的高分辨率特点,使其在监测香樟受酸胁迫的响应时,能很好的区分光谱的细小变化,不同酸浓度下香樟的光谱不同,这表明遥感能用来监测植被受酸雨影响的情况,为大面积利用遥感监测植被酸胁迫提供了理论支撑。
[Abstract]:In this paper , the effects of acid rain on the growth of Cinnamomum camphora were studied by means of high spectral remote sensing technique .
The effects of acid rain ( pH 3.5 ) and acid rain on the growth of Cinnamomum camphora ( Cinnamomum camphora ) were studied .
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S792.23;X517

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本文编号：2071470