亚热带典型植物早期酸胁迫的高光谱响应机理研究

酸污染是全球性环境污染问题之一，对陆地植物造成了很大危害，监测早期胁迫对于植物的健康恢复具有重要意义。高光谱遥感技术具有识别地物精细光谱的优势，已在环境胁迫的监测中发挥了重要作用。然而，酸胁迫与其它环境胁迫不同，当沉降量较少或接触时间较短时，酸可能促进植被生长。已有的研究表明在酸影响下植物的反射光谱发生了变化，但是针对不同的物种及实验得到的结果差别很大，主要原因是对酸影响的植物高光谱响应机理研究尚不足。本研究通过受控实验获取不同酸组成成分、酸沉降量影响的亚热带典型植物的精细反射光谱，从酸胁迫抑制植物的光合能力入手，分析植物的反射光谱、荧光特性及变异规律，并结合植物的生理生化参数，探讨植物在酸胁迫下的光谱响应机理；寻找植物在早期酸胁迫下的光谱突变特征、敏感波段和指示指标，构建早期酸胁迫的诊断模型，为大范围监测植物受酸胁迫的状况提供理论和方法基础。

酸污染是全球性环境污染问题之一，对陆地植物造成了很大危害，监测早期胁迫对于植物的健康恢复具有重要意义。本研究选择亚热带典型树种香樟、青冈、杉木和马尾松，布置大棚受控实验，测量了16期在硫酸型、硫酸硝酸混合型、硝酸型三种酸雨类型影响的植物叶片光谱、冠层光谱、稳态荧光、叶绿素、光合参数，从酸胁迫抑制植物光合能力入手，分析植物的反射光谱、荧光特性及变异规律，并结合植物的生理生化参数，探讨植物在酸胁迫下的光谱响应机理，构建了植物随施酸时间的高光谱诊断模型。结果表明，对于4种亚热带典型植物类型，受监测仪器和环境的影响，叶绿素、荧光参数并不能很好的指示酸胁迫的早期情况，而高分辨率的反射光谱在某些谱段，如黄边、蓝边、绿峰、谷深差异指数，可以比较好的反映植物受酸雨的影响。对固定树种而言，叶片与冠层光谱呈现出大体一致的规律，但是叶片的反射光谱对酸影响的指示更显著。不同树种对酸雨的敏感性不同，青冈、马尾松、杉木比香樟表现出更高的抗性，香樟在pH4.5、青冈在pH3.5、杉木在pH2.5时表现为明显的抑制，而酸雨对马尾松的影响更复杂。该研究结论为大范围监测植物受酸胁迫的状况提供理论和方法基础。