日光诱导叶绿素荧光研究及应用的文献计量分析

日光诱导叶绿素荧光SIF(solar-induced chlorophyll fluorescence)作为直接监测植被光合作用的理想“探针”,能对植物的生理状态作出快速、灵敏的响应,是近年来植被遥感领域的研究热点。为了系统梳理SIF研究的发展脉络,本研究以Scopus数据库中1982-2021年的786篇相关文献作为数据源,结合VOSviewer软件,从国家、机构、作者、期刊和关键词等角度分别进行文献计量分析和可视化计量分析。结果表明,SIF领域年发文量整体呈增长趋势,现已进入快速发展阶段;发文量排名前3的国家分别为美国、中国和德国,其中德国拥有最高的篇均被引次数(56.2次)和最多的合作国家数(36个);南京大学、加州理工学院、瓦伦西亚大学等机构有着较高的发文量和H指数,为该领域的发展做出了突出贡献;Guanter、Zhang、Frankenberg、Liu、Rascher等国内外学者致力于该领域的研究,发表论文数均在40篇以上;期刊Remote Sensing ofEnvironment在该领域中拥有最高发文量(92)和最高的H指数(40),GlobalChangeBiology拥有最高的篇均被引数(65.6次)。关键词反映出这一研究方向属于地球科学、生态学、农学、植物生理学等多学科的交叉领域,涵盖了叶片、冠层乃至区域等空间尺度;当前研究主要集中在叶绿素荧光的生理特性及胁迫监测、SIF信号的获取方式和SIF遥感应用(如碳循环)等三个方面。中国在该领域的整体研究实力走在世界前列,未来仍需进一步提高研究影响力。

黄土高原生态工程实施下基于日光诱导叶绿素荧光的植被恢复生产力效益评价

基于日光诱导叶绿素荧光(SIF)揭示黄土高原大面积实施生态工程后植被恢复区域的植被生产力效益。通过分析遥感观测的地表绿度特征变化和土地利用动态,该研究首先识别了近20年来黄土高原植被恢复区域和原有植被的空间分布范围,在此基础上,使用SIF和气象数据,根据改进机理光响应模型(rMLR)计算了植被总初级生产力(GPP),对比分析了植被恢复区域绿度特征变化下GPP的差异。结果显示:空间上,由于生态工程的广泛实施,黄土高原整体绿化情况得到了明显改善。在2001–2020年间,黄土高原上林地恢复面积约3.5万km^(2),占区域总面积的7.42%;草地恢复面积11万km^(2),约占区域总面积的25.25%。整体上,林地恢复区域的光合能力和生产力水平均低于原有林地,而草地恢复区域较原有草地高;恢复林地的GPP相当于原有林地GPP的83.86%,恢复草地的GPP相当于原有草地的121.10%。在相同的叶面积指数(LAI)等级下,植被恢复区域与原有植被的生产力呈现不同的差异性,当LAI较大时植被恢复区域与原有植被的GPP差距较大。由裸地转变而来的植被恢复区域生产力效益最差,而林地生长区域和退耕还草的植被恢复区域分别是林地恢复和草地恢复中的最优模式。植被恢复区域的LAI增长速率和恢复年限也影响了生产力,LAI增长速率越大的区域生产力效益越高,林地恢复年限越久越利于生产力的提升,草地恢复年限较短的区域有较高的生产力。总体上,由于生态工程的实施,虽然黄土高原上的植被覆盖面积和生物量得到了显著提高,但植被生产力(尤其是林地)并没有获得同等程度的恢复,影响了生态工程的生态效益。