日光诱导叶绿素荧光反演及其在植被环境胁迫监测中的研究进展

日光诱导叶绿素荧光(solar-induced chlorophyll fluorescence,SIF)作为光合作用的直接探针,能对植物的生理状态作出快速、灵敏的响应,与传统监测方法相比具备早期监测植被环境胁迫的能力,弥补了当前植被遥感监测的不足。因此,SIF在植被环境胁迫监测中具有良好的应用前景。然而,有很多因素会对SIF产生影响,使得SIF对植被环境胁迫监测的应用变得更为复杂。本文首先介绍了SIF的来源和反演方法,对比分析了各种反演方法的优缺点,剖析了SIF的影响因素,总结了目前SIF在植被环境胁迫监测中的应用研究,在此基础上指出目前SIF在植被环境胁迫监测应用领域中的不足,最终提出今后可以从SIF的影响因素、反演过程及SIF与植被环境胁迫之间的机制关系等方面开展进一步的研究,旨在为陆地生态系统碳循环及植被胁迫监测等提供理论支持。

高光谱遥感城市植被胁迫监测研究

开发有效的城市植被胁迫监测方法对于林业资源管理和营造良好的城市生态环境具有重要意义。采用EO-1卫星过境广州市东边建成区所采集的Hyperion高光谱影像,通过选取合适的植被指数进行分类,以及混合像元分解获得植被丰度这两种方法进行植被胁迫的识别,对比两者实验结果表明:在植被信息提取中植被丰度的方法要比指数法可靠且精度高;通过地面光谱测量,说明基于植被光谱理论的丰度分析能更好地表示植被胁迫的特征,为城市林业管理提供定性和定量的研究应用。

监测玉米叶片中Cu^(2+)胁迫的光谱红边参数研究

为了研究农作物重金属Cu2+污染的高光谱遥感监测技术,设置了3种Cu2+胁迫程度(0μg/g、250μg/g、500μg/g)的玉米盆栽试验,实测了不同成熟度玉米叶片在3种Cu2+胁迫下的高光谱反射率、叶绿素含量和Cu2+含量,也对不同成熟度玉米叶片中叶绿素和Cu2+含量与土壤中Cu2+含量的关系进行了分析。同时为了实现基于高光谱遥感信息区分Cu2+胁迫程度及预测Cu2+含量,提出了红边一阶微分偏移面积(FMAR)和红边一阶微分面积偏移率(FMRR)的红边参数,并与常规的红边位置(REP)、红边最大值(MR)、红边一阶微分包围面积(FAR)等红边参数进行了区分与预测能力比较,实测数据与红边参数光谱分析结果表明,玉米叶片中的叶绿素含量随着成熟度的增加而升高,随着土壤中Cu2+含量的升高而降低;红边位置在Cu2+胁迫时的蓝移没有老叶片到新叶片蓝移明显;FMAR和FMRR在区分Cu2+胁迫程度及预测Cu2+含量方面比REP、MR和FAR效果好。

浅谈叶绿素荧光技术在作物长势监测中的应用

叶绿素荧光常用于监测植物光合器官运转情况,可以测定体内叶绿素荧光参数来达到反映植物光合作用变化特征的目的,可以作为准确无损监测光合作用的探针。本文介绍了叶绿荧光技术和常用的叶绿素荧光参数,主要在作物生产和胁迫监测2个方面总结了监测作物长势研究中的应用情况,并探讨了该技术存在的问题,进而展望了叶绿素荧光技术在作物生长监测中的研究前景。

日光诱导叶绿素荧光遥感反演及碳循环应用进展

在植被遥感领域,遥感植被指数在过去30年极大地促进了从宏观尺度上来理解和认识地球生物圈,但是以"绿度"观测为主的植被指数仅表征植被"潜在光合作用",而不能直接量化"实际光合作用"。植被叶绿素荧光在光合作用探测上具有优势,是"实际光合作用"的直接探测方法。日光诱导叶绿素荧光(SIF)遥感是近年快速发展起来的新型遥感技术,尤其是2011年实现全球尺度卫星反演以来,在反演算法、植被监测和碳循环应用等方面发展迅速,是近10年来植被遥感领域最具突破性的研究前沿。本文阐述了现阶段(2011年以来)SIF遥感反演及其在碳循环应用方面的进展。本文首先介绍了卫星SIF遥感的发展及其反演算法现状;然后重点剖析了其在陆地生态系统总初级生产力(GPP)估算、全球碳循环监测、物候和植被胁迫监测等方面的应用现状和特点;最后从卫星SIF反演算法优化、SIF-GPP关系机理、SIF多尺度综合观测和全球碳循环监测等方面对今后植被SIF遥感的发展前景进行了展望。