塔里木天然胡杨林植物色素高光谱遥感监测研究

被誉为"沙漠英雄树"的胡杨在新疆塔里木盆地河流沿岸构成了天然绿色走廊，维持着盆地生态系统的稳定性。本项目在塔里木河上游天然胡杨林保护区内设定监测研究样地，测定胡杨叶片、冠层反射光谱及植物色素叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和花青素含量，同时获取EO-1 Hyperion高光谱数据。运用方差分析、相关分析、回归分析和主成分分析等统计方法，研究胡杨叶片、冠层反射光谱特性，色素的年际和季节变化特征，原始光谱反射率及其变换形式(微分变换、对数变换、光谱波长位置变量、各类光谱色素指数等)与色素含量之间的相关性，建立基于光谱反射率及其变换形式的胡杨叶片、冠层色素含量高光谱遥感监测模型。采用高光谱遥感分析技术，研究基于 Hyperion高光谱遥感数据的胡杨林地物识别、特征信息提取及色素浓度制图方法，揭示塔里木河上游胡杨林植物色素的时间、空间变化信息,为天然胡杨林精确及时地监测保护和管理提供科学依据。

位于新疆塔里木盆地的濒危植物胡杨在塔里木河流域具有重要的生态功能和极高的生物保护利用价值。本研究根据三年地面实测胡杨叶片反射光谱及植物色素含量，采用高光谱遥感技术与统计技术，研究了胡杨叶片叶绿素、类胡萝卜素、和花青素含量（mg/g Fw, mg/g Dw and mg/m2）的季节变化、年际变化；胡杨叶片反射光谱的季节变化特征及其相以性；胡杨叶片光谱反射率与色素的相关性；建立了基于地面实际测量高光谱数据及基于RapidEye多光谱遥感影像的叶绿素等色素浓度监测（估测）模型。研究获得了塔里木河上游天然胡杨林叶片的植物色素、可见光-近红外光谱、多光谱RapidEye 及CHRIS/PROBA高光谱遥感数据，获得了塔里木河上游胡杨林空间分布，叶片植物色素的空间分布以及植物色素的季节变化信息。发现了胡杨反射光谱季节间的差异特征，光谱反射率与色素相关性因光谱波长而异；据此利用遥感技术来监测胡杨色素，尤其是叶绿素与类胡萝卜素的相对变化成为可能。这些研究结果在国内未见报道，将为塔里木河上游天然胡杨林保护、管理与监测提供重要的科学数据。