基于热红外遥感的沙冬青(Ammopiptanthus Mongolicus)健康状况诊断

近几十年来,由于荒漠地区日益严重的环境问题以及人为破坏,古老荒漠残遗种沙冬青(Ammopiptanthus Mongolicus)群落的衰退现象越来越严重,现已处于濒危状态。研究沙冬青群落在退化过程中的生理变化,以及平茬后沙冬青的生理响应,可以为防止沙冬青退化及其更新复壮提供科学依据。基于多年的野外观察和研究,我们提出了"沙冬青群落在退化过程中,叶片的蒸腾作用加强","沙冬青群落在平茬之后叶片的蒸腾作用加强"的研究假设。为此,利用热红外遥感技术在西鄂尔多斯自然保护区分别对无枯枝和枯枝率分别为30%、60%、90%的沙冬青群落以及平茬后一年、三年的沙冬青群落进行了观测。结果表明:(1)枯枝率较高的沙冬青群落叶片蒸腾速率一般大于枯枝率较低的群落;平茬后的沙冬青群落中,叶片蒸腾速度一般大于未平茬群落,与假设相符。(2)枯枝率为60%和90%的沙冬青群落的植被蒸腾扩散系数hat值一般小于0.5,无枯枝和枯枝率为30%的沙冬青群落的hat值一般大于0.5,因此可以取0.5为阈值,作为诊断沙冬青的健康状况的依据。(3)平茬可以有效促进沙冬青群落的复壮更新。(4)本研究中,hat值是沙冬青健康状况的诊断依据,仅需要测量气温、叶片表面温度和参考叶片表面温度,这些参数均容易获得,同时测量过程对沙冬青无损伤,因此热红外遥感技术是诊断沙冬青健康状况的一种简单有效的无损伤手段方法。

基于红外热成像技术的沙冬青衰退等级划分

由于生境严酷及人类活动影响,古老孑遗物种沙冬青群落出现不同程度的衰退,生存现状岌岌可危。基于此,本研究利用红外热成像技术通过野外现地获取热红外影像,运用ENVI软件提取植被冠层表面温度,并根据"三温模型"计算植被蒸腾扩散系数hat,探明不同衰退等级下沙冬青植被蒸腾扩散系数与其光合参数(净光合速率Pn、蒸腾速率Tr及气孔导度Gs)之间的相关关系。结果表明:(1)依据hat日均值,将沙冬青植株衰退等级划分为:未衰退(hat<0. 50),轻中度衰退(hat在0. 50～0. 65),重度衰退(hat> 0. 65)。(2) Pn、Tr及Gs随hat的升高呈递减趋势。此外,各衰退等级沙冬青光合参数与hat的日变化规律相反。(3)hat与Pn、Tr及Gs能同步反映出植物的生长状态。hat与光合参数的最优回归模型为:Y=a-blnx。因此,热红外成像技术是划分沙冬青衰退程度的一种简单易行的无损伤诊断方法。