亚热带典型常绿阔叶植物幼苗对UVB和氮沉降胁迫的高光谱响应研究

论文摘要

由于人类活动引起的全氯氟烃（CFCs）、哈龙、四氯化碳等化学物质的污染,大气臭氧数量急剧减少,臭氧层变得越来越薄。臭氧层的减薄会导致到达地面的紫外线B辐射显著增加,紫外线的胁迫是一个大范围,长期的影响,影响陆地生态系统和人类生产生活。同时,由于化石燃料的大量使用,排放了大量的硫、氮化合物,造成了酸雨、氮沉降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。需要深入了解远紫外线（UVB）和氮沉降对生态系统功能的影响和木本植物对环境胁迫的响应模式,为筛选抗胁迫的植物和采取合理的管理措施提供科学依据。本研究选取杜英（Elaeocarpus decipiens）、木荷（Schima superba）、香樟（Cinnamomum camphora）苦槠（Castanopsis sclerophylla）四个亚热带典型常绿树种作为研究对象,模拟其在远紫外线（UVB）和氮沉降胁迫下两个单项植物光谱反射率的变化情况,其中杜英、木荷、香樟作为紫外线胁迫下的试验树种;杜英、木荷、苦槠作为氮沉降胁迫下的试验树种。按照对照组（CK组）,U辐射过滤减弱组L-UVB（A组/约为对照组20%UVB）和UVB辐射增强组（比对照组增加10%UVB /B组）的三个梯度模拟UVB胁迫;氮沉降实验采用硝酸铵NH4NO3做为氮源,分对照（N0）、低氮（N1）、中氮（N2）和高氮（N3）四个处理梯度。试验结果表明:（1）对UVB胁迫试验结果表明:其它处理组与L-UVB组相比较,受试常绿阔叶树种叶片的叶绿素含量普遍高于其它两组树种,随着时间增加,叶绿素含量均增长,尤其在加强UVB处理组,叶绿素随时间增加明显增长,但L-UVB组叶绿素含量在不同树种随时间变化表现不同,木荷整个生长期间叶绿素含量变化很大,CK和加强UVB组叶绿素差异不明显,杜英和香樟在L-UVB处理下生长初期叶绿素变化不明显,后期变化明显。这说明植物种类对UVB辐射的敏感性存在着较大的差异。三个不同处理对比发现UVB对植物叶绿素合成具有抑制作用。对三期试验叶片的光谱反射率进行分析,可见光部分光谱反射率间的差异主要集中在红光及绿光处,同时在红外线处差异性明显降低,在这段光波处不能反映植物在UVB胁迫条件下高光谱的变化,其它部分差异性较高;对常绿阔叶树种光谱反射率的差随时间变化情况的研究结果说明,三种处理间光谱反射率差异会降低,在5月实验结果显示UVB增加或减少光谱反射率均发生改变,8月和11月光谱反射率变化减少,植物叶片早期发生―蓝移‖,生长后期发生―红移‖,这可能与植物随着叶片生长,植物的生理适应了UVB的变化。（2）对模拟氮沉降处理下结果表明:木荷和杜英低氮和中氮输入下其生长较好,高氮输入反而起抑制作用;叶绿素的对比结果也验证了这点;在可见光区可以较清晰地看出施氮处理要降低,也表现为红边的―红移‖,这同氮是叶绿素的组成成分,氮的输入能够起到增绿的效果有关;各特征波段的分析结果表明,中氮和高氮处理同另两个处理间有显著差异;由交互作用分析,在氮沉降梯度和季节间存在显著差异性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 UVB 和氮沉降污染现状及其对植被的影响
• 1.1.1 UVB 影响的研究进展
• 1.1.2 氮沉降影响的研究现状
• 1.2 植物受胁迫的遥感监测
• 1.2.1 植物叶片高光谱波段的研究
• 1.2.2 高光谱遥感技术及其应用
• 1.3 本章小结
• 1.4 研究对象、目的和意义
• 第二章 实验材料及方法
• 2.1 试验地研究材料与设计
• 2.2 测定方法
• 2.3 数据处理与分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 UVB 和氮沉降对植物叶绿素的影响
• 3.1 叶绿素对植物意义
• 3.2 UVB 胁迫下叶绿素相对含量
• 3.3 氮沉降胁迫下叶绿素相对含量
• 3.4 本章小结
• 第四章 UVB 和氮沉降下植物叶片光谱反射率特征差异分析
• 4.1 光谱反射结果分析
• 4.1.1 UVB 处理下光谱反射率变化
• 4.1.2 氮沉降处理下光谱反射率变化
• 4.2 滤UVB 和加强UVB 处理下光谱反射率分析
• 4.3 红边参数
• 4.3.1 UVB 红边参数
• 4.3.2 氮沉降红边参数
• 4.4 光谱特征波段的交互作用
• 4.4.1 不同UVB 梯度与季节光谱特征波段的交互作用
• 4.4.2 不同氮沉降梯度与季节光谱特征波段的交互作用
• 4.5 特征波段光谱分析
• 4.5.1 UVB 特征波段光谱分析
• 4.5.2 氮沉降特征波段光谱分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 个人简介、科研成果
• 致谢