亚热带典型树种对模拟酸雨胁迫的高光谱响应

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 酸雨的形成
• 1.2 酸雨对植被的影响
• 1.3 高光谱遥感及其在植被研究方面的应用
• 1.3.1 高光谱遥感的概念
• 1.3.2 高光谱遥感在植被研究方面的应用
• 第二章 研究地概况
• 2.1 浙江省环境概况
• 2.2 浙江省酸雨现状
• 2.3 本章小结
• 第三章 试验材料及方法
• 3.1 试验材料
• 3.2 试验设计
• 3.3 测定方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 酸雨对植物生长状况的影响
• 4.1 叶绿素对植物意义
• 4.2 模拟酸雨处理下植物叶片的叶绿素相对含量
• 4.3 本章小结
• 第五章 模拟酸雨处理下植物叶片光谱反射率特征差异分析
• 5.1 数据分析方法
• 5.1.1 一阶导数分析
• 5.1.2 反高斯模型
• 5.1.3 植被指数分析
• 5.1.4 特征波段分析
• 5.2 酸雨处理下植物叶片光谱特征分析
• 5.2.1 光谱反射率分析
• 5.2.2 红边区域一阶导数分析
• 5.2.3 红边特征定量分析
• 5.2.4 植被指数分析
• 5.2.5 特征波段波谱分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 个人简介、科研成果
• 致谢