汞污染下芦苇叶片的高光谱特征及汞含量反演
发布时间：2021-08-04 14:26
汞是一种有严重生物毒性的环境污染物,湿地中积水的环境和丰富的有机质为汞的累积提供了条件,而湿地植物可通过水体、土壤、大气等多种途径吸收重金属汞。因此,了解重金属汞对植物叶片的影响,并寻求一种快速、精准估测湿地植物汞污染的方法成为监测湿地生态环境的重要途径。本研究以湿地植物芦苇（Phragmites communis）为研究对象,通过野外采样以及控制实验,分析不同程度汞污染下芦苇叶片总汞及叶绿素含量的变化,并结合高光谱技术研究汞污染下芦苇叶片的反射光谱特征变异,提取光谱信息中潜藏的汞污染信息,建立芦苇叶片总汞含量与光谱数据之间的定量模型,利用反射光谱信息反演芦苇叶片总汞含量。研究发现:（1）随着土壤汞处理水平的增加,芦苇叶片总汞含量逐渐升高,叶绿素α含量逐渐降低,叶绿素β和总叶绿素先升高后降低,且叶绿素α对汞的敏感性大于叶绿素β和总叶绿素。水体、大气总汞含量与芦苇叶片总汞、叶绿素含量的相关性与土壤相同,但各环境介质影响程度大小排序为:土壤≈水体>大气。与此同时,随着汞处理时长的增加,芦苇叶片总汞含量逐渐增加,叶绿素α、叶绿素β和总叶绿素含量则呈现逐渐减小的趋势,但芦苇叶片总汞含量与...
【文章来源】：中国林业科学研究院北京市
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
控制实验布设情况
图 2-3 采样点分布示意图Figure 2-3 Distribution of sampling points2.3 样品采集与检测2.3.1 样品采集与保存（1）芦苇叶片：随机选取样方内芦苇植株顶端完全展开的两片叶片，测量过光谱数据后，使用干净的不锈钢剪刀将其剪下，装入聚氯乙烯自封袋中带回实验室，用自来水冲洗掉叶片表面泥土和杂物后，再用去离子水冲洗，自然风干后研磨过筛，封装于聚氯乙烯自封袋中待测。（2）土壤样品：使用四分法采集芦苇样品周围土壤 500 g，装入聚氯乙烯自封袋带回
.2 基于光谱指数的敏感光谱指数筛选为在众多植被光谱指数中选取重金属汞污染下反演芦苇叶片汞含量精度最优的汞污染下芦苇叶片汞含量变化较为敏感的指数。本文利用统计学方法分2500 nm 范围内两波段光谱反射率组合的 DSI、NDSI 和 RSI 光谱指数与叶片总相关关系（图 5-3）。计算结果显示，三类光谱指数组合参数的敏感区基本一致光波段与近、中红外光波段的组合，多数属于负相关，虽然相关系数绝对值仅，但均处于极显著相关；此外，NDSI 和 RSI 光谱指数与叶片总汞含量的相关性 光谱指数，相关性高的波段也优于 DSI 光谱指数。经过计算，与芦苇叶片总汞性最好的光谱指数为 DSI（350，1715），NDSI（355，1715），RSI（355，171550 或 355 nm 与 1715 nm 构建的常用光谱指数对芦苇叶片汞含量的变化较为敏感
【参考文献】：
期刊论文
[1]重金属污染农田的高光谱遥感监测研究[J]. 迟光宇,郭楠,陈欣. 土壤与作物. 2017(04)
[2]重金属铜和锌胁迫下的小麦冠层反射光谱特征[J]. 王慧,曾路生,孙永红,张金恒,郭庆增,孙芳莉,宋朝玉,陈建美. 农业工程学报. 2017(02)
[3]外源Hg胁迫对3种烟草品种叶绿素含量和光合效应的影响[J]. 吴敏兰,王果,李荭荭,贾洋洋,杨林通. 生态毒理学报. 2016(06)
[4]土壤重金属污染对水稻高光谱的影响[J]. 赵思颖,张军,倪才英,符文昌,郝金才. 江苏农业科学. 2016(11)
[5]5种湿地植物对土壤重金属的富集转运特征[J]. 严莉,李龙山,倪细炉,李昌晓,李健. 西北植物学报. 2016(10)
[6]铜铅重金属胁迫下玉米光谱分形维数与污染监测研究[J]. 杨可明,卓伟,张婉婉,汪国平,刘二雄. 科学技术与工程. 2016(24)
[7]重金属铅离子胁迫下玉米叶片光谱弱差信息的DSAT甄别模型[J]. 杨可明,汪国平,尤笛,刘聪,夏天. 光谱学与光谱分析. 2016(08)
[8]中国汞治理迫在眉睫[J]. 张奇. 生态经济. 2016(07)
[9]中国燃煤部门大气汞排放协同控制效果评估及未来预测[J]. 惠霂霖,张磊,王书肖,蔡思翌,赵斌. 环境科学学报. 2017(01)
[10]连续小波变换高光谱数据的土壤有机质含量反演模型构建[J]. 于雷,洪永胜,周勇,朱强. 光谱学与光谱分析. 2016(05)
博士论文
[1]植被重金属含量高光谱遥感反演方法研究[D]. 周超.吉林大学 2016
[2]冬小麦不同生育时期生态生理参数的高光谱遥感监测模型[D]. 贺佳.西北农林科技大学 2015
[3]基于机器学习和辐射传输模型的农作物叶绿素含量高光谱反演模型[D]. 吕杰.中国地质大学(北京) 2012
[4]农作物重金属污染胁迫遥感弱信息增强与计算[D]. 王平.东北师范大学 2010
[5]汞诱导蕨类植物和印度芥菜氧化胁迫反应及其污染土壤的植物修复作用研究[D]. 陈健.南京农业大学 2008
[6]不同水平油菜氮素含量遥感信息提取方法研究[D]. 王渊.浙江大学 2008
硕士论文
[1]高光谱与多光谱遥感水稻估产研究[D]. 王娣.武汉大学 2017
[2]基于水稻叶绿素含量变化的重金属污染胁迫遥感分析与评价[D]. 高振东.东北师范大学 2015
[3]重庆市两种特色蔬菜镉污染的高光谱检测[D]. 顾艳文.西南大学 2015
[4]基于非成像高光谱烟叶主要生化参数遥感估测模型研究[D]. 付虎艳.西南林业大学 2015
[5]湿地植物叶片重金属含量高光谱遥感估算模型研究[D]. 周毅军.福建师范大学 2014
[6]三峡库区消落带土壤淹水过程汞释放与甲基化特征的模拟研究[D]. 贺春凤.西南大学 2013
[7]水稻镉污染胁迫高光谱分析模型研究[D]. 金铭.中国地质大学（北京） 2011
[8]汞在土壤—植物中的分布、累积以及相关性研究[D]. 闫丽岗.山西大学 2009
[9]基于回归分析的软件成本估算方法的研究与应用[D]. 李卓.国防科学技术大学 2009
[10]三峡水库消落区土壤汞释放特征研究[D]. 张金洋.西南农业大学 2005
本文编号：3321860
【文章来源】：中国林业科学研究院北京市
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
控制实验布设情况
图 2-3 采样点分布示意图Figure 2-3 Distribution of sampling points2.3 样品采集与检测2.3.1 样品采集与保存（1）芦苇叶片：随机选取样方内芦苇植株顶端完全展开的两片叶片，测量过光谱数据后，使用干净的不锈钢剪刀将其剪下，装入聚氯乙烯自封袋中带回实验室，用自来水冲洗掉叶片表面泥土和杂物后，再用去离子水冲洗，自然风干后研磨过筛，封装于聚氯乙烯自封袋中待测。（2）土壤样品：使用四分法采集芦苇样品周围土壤 500 g，装入聚氯乙烯自封袋带回
.2 基于光谱指数的敏感光谱指数筛选为在众多植被光谱指数中选取重金属汞污染下反演芦苇叶片汞含量精度最优的汞污染下芦苇叶片汞含量变化较为敏感的指数。本文利用统计学方法分2500 nm 范围内两波段光谱反射率组合的 DSI、NDSI 和 RSI 光谱指数与叶片总相关关系（图 5-3）。计算结果显示，三类光谱指数组合参数的敏感区基本一致光波段与近、中红外光波段的组合，多数属于负相关，虽然相关系数绝对值仅，但均处于极显著相关；此外，NDSI 和 RSI 光谱指数与叶片总汞含量的相关性 光谱指数，相关性高的波段也优于 DSI 光谱指数。经过计算，与芦苇叶片总汞性最好的光谱指数为 DSI（350，1715），NDSI（355，1715），RSI（355，171550 或 355 nm 与 1715 nm 构建的常用光谱指数对芦苇叶片汞含量的变化较为敏感
【参考文献】：
期刊论文
[1]重金属污染农田的高光谱遥感监测研究[J]. 迟光宇,郭楠,陈欣. 土壤与作物. 2017(04)
[2]重金属铜和锌胁迫下的小麦冠层反射光谱特征[J]. 王慧,曾路生,孙永红,张金恒,郭庆增,孙芳莉,宋朝玉,陈建美. 农业工程学报. 2017(02)
[3]外源Hg胁迫对3种烟草品种叶绿素含量和光合效应的影响[J]. 吴敏兰,王果,李荭荭,贾洋洋,杨林通. 生态毒理学报. 2016(06)
[4]土壤重金属污染对水稻高光谱的影响[J]. 赵思颖,张军,倪才英,符文昌,郝金才. 江苏农业科学. 2016(11)
[5]5种湿地植物对土壤重金属的富集转运特征[J]. 严莉,李龙山,倪细炉,李昌晓,李健. 西北植物学报. 2016(10)
[6]铜铅重金属胁迫下玉米光谱分形维数与污染监测研究[J]. 杨可明,卓伟,张婉婉,汪国平,刘二雄. 科学技术与工程. 2016(24)
[7]重金属铅离子胁迫下玉米叶片光谱弱差信息的DSAT甄别模型[J]. 杨可明,汪国平,尤笛,刘聪,夏天. 光谱学与光谱分析. 2016(08)
[8]中国汞治理迫在眉睫[J]. 张奇. 生态经济. 2016(07)
[9]中国燃煤部门大气汞排放协同控制效果评估及未来预测[J]. 惠霂霖,张磊,王书肖,蔡思翌,赵斌. 环境科学学报. 2017(01)
[10]连续小波变换高光谱数据的土壤有机质含量反演模型构建[J]. 于雷,洪永胜,周勇,朱强. 光谱学与光谱分析. 2016(05)
博士论文
[1]植被重金属含量高光谱遥感反演方法研究[D]. 周超.吉林大学 2016
[2]冬小麦不同生育时期生态生理参数的高光谱遥感监测模型[D]. 贺佳.西北农林科技大学 2015
[3]基于机器学习和辐射传输模型的农作物叶绿素含量高光谱反演模型[D]. 吕杰.中国地质大学(北京) 2012
[4]农作物重金属污染胁迫遥感弱信息增强与计算[D]. 王平.东北师范大学 2010
[5]汞诱导蕨类植物和印度芥菜氧化胁迫反应及其污染土壤的植物修复作用研究[D]. 陈健.南京农业大学 2008
[6]不同水平油菜氮素含量遥感信息提取方法研究[D]. 王渊.浙江大学 2008
硕士论文
[1]高光谱与多光谱遥感水稻估产研究[D]. 王娣.武汉大学 2017
[2]基于水稻叶绿素含量变化的重金属污染胁迫遥感分析与评价[D]. 高振东.东北师范大学 2015
[3]重庆市两种特色蔬菜镉污染的高光谱检测[D]. 顾艳文.西南大学 2015
[4]基于非成像高光谱烟叶主要生化参数遥感估测模型研究[D]. 付虎艳.西南林业大学 2015
[5]湿地植物叶片重金属含量高光谱遥感估算模型研究[D]. 周毅军.福建师范大学 2014
[6]三峡库区消落带土壤淹水过程汞释放与甲基化特征的模拟研究[D]. 贺春凤.西南大学 2013
[7]水稻镉污染胁迫高光谱分析模型研究[D]. 金铭.中国地质大学（北京） 2011
[8]汞在土壤—植物中的分布、累积以及相关性研究[D]. 闫丽岗.山西大学 2009
[9]基于回归分析的软件成本估算方法的研究与应用[D]. 李卓.国防科学技术大学 2009
[10]三峡水库消落区土壤汞释放特征研究[D]. 张金洋.西南农业大学 2005
本文编号：3321860
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/dzwbhlw/3321860.html
最近更新
教材专著
