水胁迫下典型盐生植被梭梭光谱特征分析

摘要：

荒漠地区由于气候干燥,降水稀少,水分常成为制约植被生长的因素之一,水分胁迫对植物长势和产量的影响比任何其他胁迫都要大.随着高光谱技术的发展,国内外已有众多学者利用高光谱数据研究植被遭受胁迫作用,然而这些研究对象多集中于甜菜、棉花、玉米、水稻等作物,针对干旱区盐生植被遭受胁迫作用的研究较少.梭梭作为荒漠、半荒漠地区的典型盐生植被之一,具有极高的经济和生态效益.选择梭梭作为研究对象,培育一年生梭梭,并设置三个水分梯度,形成受不同水分量胁迫的梭梭.使用原始光谱、红边位置参数,结合植被指数及二维相关光谱研究其叶片光谱特征,为干旱区利用高光谱遥感监测盐生植被提供借鉴.结果表明:(1)分析梭梭叶片反射光谱曲线发现,在可见光至中红外各波段范围内,受不同水分量胁迫作用的梭梭叶片光谱反射率有显著差异.在可见光(350～610 nm)波段,各水分处理的梭梭叶片反射率依次为100 m L>500 m L>200 m L,这是由于100和200 m L水分促进梭梭内部叶绿素合成,使该波段反射率降低,而过多的水分(500 m L)对梭梭内部的叶绿素合成没有更大的促进作用.在红光区(611～738 nm),随着水分量的增多,受不同水分量胁迫的梭梭叶片光谱反射率依次减小.在738～1181和1228～1296 nm波段,受不同水分量胁迫作用的梭梭叶片光谱反射率为:200 mL>100 mL>500 mL;在1182～1227 nm波段,受不同水分量胁迫作用的梭梭叶片光谱反射率为:100 m L>200 m L>500 m L.这是由于植被细胞结构对近红外区域的反射率影响较大,因而受不同水分胁迫作用的梭梭叶片光谱反射率有显著差异.在1300～1365和1392～1800 nm波段,受各水分胁迫作用的梭梭叶片反射率为:100 mL>200 mL>500 m L.这表明在500 m L水分胁迫量范围内,水分越多,叶子的细胞液、细胞膜对水分的吸收能力越强,使得反射率下降.通过对原始光谱求取一阶导数并提取红边位置参数发现,各水分处理下的梭梭叶片一阶微分光谱曲线中红边位置未发生移动.这是由于梭梭在长期的干旱环境影响下,形成了特殊的适应机制,水分对其红边位置影响不敏感.(2)选取若干植被指数分析各水分处理下的梭梭光谱指数变化.当水分胁迫量由100 mL增至200 mL时,WI/NDWI,MSI和NDII指数值变化显著,可用于研究水分胁迫下梭梭的光谱特征.(3)使用二维相关光谱技术分析受各水分胁迫作用的梭梭光谱特征,得出在100 m L水分胁迫下,在536,643,1219和1653 nm波段处,吸收峰对水分的微扰敏感;在200 m L水分胁迫下,在846和1083 nm波段处,吸收峰对水分的微扰敏感;在500 mL水分胁迫下,在835和1067 nm波段处,吸收峰对水分的微扰敏感.总之,在近红外波段,与100 m L水分量相比,梭梭受200和500 m L水分量胁迫时,吸收峰对水分的微扰敏感度上升.由100 mL水分胁迫下梭梭的二维同步相关谱图可知,1044和1665 nm,1072和903 nm,903和1264 nm,1230和1061 nm波段处形成正交叉峰,表明这些波段处光谱强度随水分的干扰同时变化.

关键词：梭梭、水分胁迫、红边位置、二维相关光谱、光谱指数

所属期刊栏目：39

分类号：S718.3(林业基础科学)

资助基金：国家自然科学基金项目新疆联合基金本地优秀青年人才培养专项U1503302;自治区科技人才培养项目"万人计划"后备人选培养项目QN2016JQ0041;新疆维吾尔自治区天山英才项目400070010209

在线出版日期：2019-03-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：210-215