利用高光譜數據監(jiān)測酸雨脅迫對馬尾松針葉光譜特征的影響.pdf

1、酸雨對生態(tài)系統的危害是全球性的環(huán)境問題。傳統的酸雨監(jiān)測多以點為基礎，采取化學分析手段來獲取數據，要得到大范圍內酸雨的空間分布狀況需要耗費大量的人力及物力。酸雨的長期脅迫會改變森林土壤的營養(yǎng)狀況及植被的葉綠素含量，并進而影響植被在可見光、近紅外部分的光譜反射率。本研究的目的是利用高光譜數據研究對酸雨敏感樹種在不同程度的酸雨長期脅迫下的光譜反射率間的差異，希望能找到一條研究酸雨問題的新途徑。 本實驗方案主要分為室內實驗及野外實驗兩大

2、實驗體系。室內實驗主要在浙江林業(yè)大學的實驗大棚內進行，分別對5個酸雨梯度的馬尾松樣本進行光譜曲線及葉綠素值的測定。對收集到的2500條光譜曲線及葉綠素值進行分類、均差處理，分別得到不同酸雨梯度脅迫下馬尾松的特征光譜曲線及葉綠素差異值。野外實驗主要選擇在重慶江北區(qū)的鐵山坪及重慶石柱縣的黃水，主要由于鐵山坪平均酸雨pH值為4．5及石柱平均酸雨pH值為5．0可以構成兩個酸雨梯度下的馬尾松生理生長樣本。我們分別收集到1200條光譜曲線和葉綠素值

3、．并對其進行分類處理及均差處理，得到在不同酸雨梯度脅迫下馬尾松生長光譜曲線的差異性及葉綠素值的差異性。表明酸雨對馬尾松的影響在光譜特征值上能夠有所反應。最后我們對室內實驗及野外實驗數據進行了對比分析，取室內實驗與野外實驗酸雨脅迫梯度相關的兩組數據與之匹配分析，在藍邊、藍區(qū)、綠區(qū)、黃區(qū)、紅光吸收谷、近紅外及可見光區(qū)8個區(qū)域進行了相關性分析及主成分分析，希望能夠在此基礎上建立關于酸雨對馬尾松脅迫的光譜特征模型。 我們從兩個實驗的數據

4、分析結果得到以下三點結論： 1、不同室內酸雨梯度處理下的馬尾松樣本，在經過三月的生理生長過程中，葉面反射的光譜曲線數據產生了不同的差異性表象，經相關性分析得出，在可見光區(qū)域pH值為3．5、4．5、5．0、5．6、7．0五個酸雨梯度淋溶處理下的馬尾松植被樣本，只有pH3．5在250nm-750nm處出現特異反應，其他區(qū)域5條曲線都呈現差異性相同趨勢變化的梯度特征。我們可以認為，在強酸（pH3．5）的處理下，馬尾松葉面光譜特征在近藍

5、區(qū)出現變異表象，在中酸到中心溶液處理下的馬尾松樣本都呈現良好的光譜曲線梯度； 2、對黃水和鐵山坪的野外實驗中可以看到，兩地不同酸雨（黃水為pH5．0、鐵山坪為pH4．5）脅迫條件下，馬尾松葉面的光譜數據呈現差異性。雖然在不同光譜區(qū)域有著不同的顯著性差異，但是我們可以定性的斷定，酸雨脅迫強度與光譜值成反相關趨勢。強酸脅迫下的馬尾松樣本其光譜值越低，反之則高。 3、我們把室內光譜曲線pH4．5和pH5．0兩種處理數據抽出與野