模拟酸雨对大豆的激光诱导荧光光谱和反射光谱的影响研究

在田间栽种大豆，在生长期内。配置不同ｐＨ值的模拟酸雨定期定量地分区喷酒，定期测量其生长状况并采样测试激光诱导荧光光谱和反射光谱。研究结果表明，酸雨对大豆的生长有明显的影响，并在其光谱特征上也有显的差异，与酸雨的酸度和喷酒的强度密切相关。本利用遥感技术探测酸雨及其对植被的危害程度提供了可靠的应用基础。     

冠层反射光谱与小麦产量及产量构成因素的定量关系

基于4个小麦品种、5个施氮水平的田间试验,在比较小麦冠层多光谱和高光谱反射特征的基础上,讨论了不同生育期冠层反射光谱参数与小麦产量及产量构成因素的定量关系。结果表明,拔节期冠层多光谱参数与理论产量和实际产量的相关性较高,可用于预测小麦产量,而冠层高光谱反射参数与小麦产量间的相关性较差,难以直接利用预测小麦产量;冠层的多光谱和高光谱参数对亩穗数的预测效果均较好,小麦拔节期、灌浆中期和成熟期的冠层多光谱参数、高光谱参数均与亩穗数间具有极显著正相关关系（P〈0.01）,从而分别建立了各时期利用高光谱参数A（760,850）/R550、多光谱比值植被指数RVI（810,560）的小麦估产方程。研究结果对选择合适的光谱参数建立估产模型、保证高光谱遥感信息反演精度具有重要价值。     

模拟酸雨对小麦种子萌发和幼苗生长的影响

以中性溶液（pH=7.0）为对照,研究了pH值为1.0,2.0,3.0,4.0,5.0和6.0模拟酸雨对小麦种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明,小麦种子萌发和幼苗生长各指标随着pH值的降低而降低,弱酸（pH5.0～6.0）条件下小麦种子能够正常萌发和生长,种子萌发和幼苗生长各指标与对照没有显著差异（P > 0.05）;在pH低于5.0时,小麦种子萌发和幼苗生长严重受阻,种子萌发和幼苗生长各指标均显著低于对照（P < 0.05）;pH为1.0时,小麦种子则完全失去活性;不同pH值模拟酸雨胁迫对小麦幼苗生理指标影响较大,叶绿素含量、类胡萝卜素含量、保护酶（SOD,POD,CAT）和非保护酶（PPO,PAL）活性随酸性的增强呈降低趋势,而相对电导率和丙二醛（MDA）含量呈上升趋势。综合分析认为,小麦幼苗生长比种子萌发对模拟酸雨的响应更为敏感。     

不同施氮水平下的小麦冠层光谱特征及产量分析

分析了在不同氮肥施用水平下,小麦冠层的高光谱响应在几个生育期内的变化情况,以及它们与小麦产量之间的关系。采用微分技术处理了小麦冠层反射光谱,提高了其区分小麦氮素营养水平的灵敏性;利用F-检验及方差分析与相关分析,研究小麦氮素处理水平、冠层反射光谱及其衍生信息(光谱反射率的一阶微分数据、归一化植被指数)、小麦产量三者之间的相关关系。研究结果表明,一阶微分技术能够提高小麦冠层光谱数据对氮素营养水平的响应,光谱数据的衍生形式也可与小麦产量建立很好的回归方程。     

苹果花期冠层反射光谱特征

苹果花期是果树生产与管理的关键阶段,对冠层反射光谱特征研究具有重要的理论和现实意义。该文以山东省栖霞市为研究区,通过实测的120棵苹果花期冠层反射光谱数据,在分析不同累计样本容量冠层反射光谱特征的基础上,用方差分析和相关分析的方法,系统地研究了苹果树有花与无花、不同花量、花期不同阶段、不同树龄及不同品种的冠层反射光谱特征。研究结果表明,随着累计样本容量的增加,冠层反射光谱曲线趋于稳定、平滑。有花与无花冠层光谱反射率在431～500、591～680、761～1 300 nm波段方差分析结果极显著（α=0.01）;不同花量的冠层与391～513、598～687、711～1 193 nm波段的反射率显著相关（p＜0.05）;在670 nm“红谷”附近,反射率随花量的增加而增大,在近红外761～1 300 nm波段,反射率随花量的增加而减小;不同品种之间,除嘎啦外,红富士、金帅和新红星之间不易区分。研究结果揭示了高光谱遥感在苹果花期信息获取方面的巨大潜力,为今后遥感反演模型的构建提供了依据。     

不同筋力冬小麦冠层反射光谱的差异分析

为了利用冠反射光谱特征监不同筋力小麦品种的生理特征差异,利用不同筋力小麦冠层反射光谱的差异,可对不同小麦品种进行遥感识别与监测。试验以低筋小麦品种扬麦13和高筋小麦品种徐麦31为材料,结合不同生育时期两品种叶面积指数(LAI)、叶绿素含量和叶片氮含量的变化,以及相应的光谱参数,分析不同筋力小麦冠层反射光谱的变化特征。结果表明,在近红外和可见光波段,从拔节期到蜡熟期,扬麦13的冠层光谱反射率均高于徐麦31,在孕穗期两品种的差异最显著;LAI、叶片叶绿素和氮含量均在开花时达最大值,扬麦13的叶绿素含量明显高于徐麦31,而LAI和叶片氮含量则低于徐麦31。比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)与LAI;红边位置(λr)、红边幅值(Dr)与叶绿素含量,氮素反射指数(NRI)、抗大气植被指数(VARIgreen)与叶片氮含量极显著相关,表明RVI、NDVI可以反演LAI;λr、Dr可以反演叶绿素;NRI、VARIgreen可以反演叶片氮含量的变化。以上光谱参数能反映小麦相关指标的变化情况,不同时期可运用小麦冠层反射光谱进行不同筋力小麦品种识别,孕穗期为最佳识别时期。通过本研究,以期为不同筋力小麦品种的遥感识别提供依据。     

不同磷肥水平的小麦冠层多光谱特征研究

利用便携式冠层光谱仪对小麦进行连续观测获取光谱数据。本文分析了小麦在不同P肥施用水平及生育期变化情况下冠层的光谱响应特征,运用t-检验等统计方法获得了小麦冠层光谱对不同P肥水平的敏感波段,并由此找到判断P肥施用是否合理的关键生育期。结果表明小麦冠层光谱的近红外波段(810~1100nm)对P素的相应关系优于可见光波段,870nm等近红外波段为小麦P素敏感波段;从拔节期到孕穗期前后为其P素丰缺状况光谱诊断的关键生育期;归一化植被指数(NDVI)也可与小麦产量建立很好的回归方程。     

模拟酸雨对若干种蔬菜生长和生理性影响的研究

本研究在温室条件下模拟酸雨（ＰＨ２．５，３．０、４．０、５．６）对大白菜，番茄黄瓜四季豆和洋花萝卜幼苗植株生长和某些生理特性的影响。结果表明，ＰＨ２．５和３．０的模拟酸雨明显伤害蔬菜叶片，造成叶片细胞膜透性增加，叶绿素含量和根伤流量的减少。探讨了酸雨影响蔬菜幼苗生长和生理特性的一般规律和酸度阈值。     

UV-B辐射增强和免耕对冬小麦冠层反射光谱特性的影响

通过田间模拟UV-B辐射增强,并采用FieldSpec Pro FR光谱仪进行田间观测,对UV-B辐射增强20％(U)条件下免耕(Z)和深耕(C)两种耕作方式对冬小麦冠层反射光谱和一阶导数光谱的影响进行研究,试验以无UV-B辐射增强(N)为对照,共设4个处理,分别为ZU、ZN、CN、CU.结果表明,冬小麦冠层光谱能有效监测UV-B辐射增强和两种耕作方式的复合作用.各处理间小麦冠层反射光谱的差异主要体现在近红外高台,灌浆期是最佳监测生育期.在灌浆期,U处理导致小麦冠层光谱近红外高台反射率明显降低,Z处理的近红外高台反射率明显低于C处理,且其受U处理的影响小于C处理,表明免耕具有延缓叶片衰老的作用.进一步采用一阶导数光谱分析发现,各处理在开花期和灌浆期均有显著差异.U处理导致红峰高度在灌浆期显著降低.Z处理的红峰高度明显低于C处理,红边位置比C处理偏红,并出现多峰情况.在未来UV-B辐射增强情景下,研究结果可为不同耕作方式下冬小麦采用冠层光谱进行无损检测的可行性提供理论参考.     

水稻冠层光谱反射特征及其与叶面积指数关系研究

在水稻试验小区,通过人为控制的方法造成施N水平的差异,对水稻整个生长期内冠层光谱进行了比较系统、密集的测定,并测定了水稻几个重要生育期的叶面积指数。结果表明:随着施N水平的提高,水稻冠层光谱在各生育期呈现出一定的规律性,在近红外部分(760 ~ 1220 nm),冠层光谱反射率随着施N水平的提高而升高,而在可见光部分(460 ~ 710 nm),水稻冠层的光谱反射率反而逐渐降低。冠层光谱经差异显著性检验发现:水稻灌浆期以前,对施N水平最为敏感的波段是绿光(560 ~ 610 nm)和近红外(710 ~ 760 nm)部分;转换为归一化植被指数(NDVI)以后,差异最显著的是 (R760 - R560) / (R760 R560)。对叶面积指数与冠层光谱反射率的相关分析结果表明:在水稻抽穗期以前,叶面积与冠层光谱反射率相关性较差;而抽穗期以后,二者有较好的相关性。     

不同水氮条件下水稻冠层反射光谱与叶片水势关系的研究

研究了不同水氮处理对水稻叶片水势及冠层光谱的影响，确立了叶片水势与冠层反射光谱的相关关系。结果表明，水稻叶水势随土壤含水量的升高而升高；在相同干旱胁迫下，低氮处理的叶水势高于高氮处理的叶水势。研究发现，比值指数与归一化指数的比值与水稻叶片水势、相对含水率呈良好的线性相关，从而获得了一种地面遥感监浏水稻全生育期叶片水势的定量方法。     

模拟酸雨对稀土矿区铅污染农田的淋滤效应

[目的]针对赣南稀土矿区周边农田存在严重的重金属铅污染情况,研究该地区农田土壤中重金属铅迁移转化规律,旨在为矿区铅污染治理提供依据。[方法]采用模拟酸雨淋滤试验土柱观察重金属铅的淋出量变化,结合响应曲面分析试验结果。[结果]随时间的推移,铅淋出量呈现出快速下降和慢速下降两个阶段。随着pH值的减小,淋滤强度的上升使得铅淋出量呈现先上升后减小的情况。当外源铅浓度增加时,pH值的减小和淋滤强度的上升都会时铅淋出量增加。响应曲面软件对试验数据进行多元回归拟合,交互项中pH值与培养铅浓度较为显著。[结论]铅的污染程度与铅的析出呈正相关,酸雨pH值对污染农田中铅的析出有重要影响。     

不同土壤水分条件下玉米叶片/冠层气孔导度的光谱监测模型

通过玉米水分控制试验,测定不同水分条件下各生育期叶片气孔导度、叶面积指数和冠层光谱反射率等,以分析玉米叶片气孔导度的变化规律及其与光谱植被指数的相关性,从而建立基于光谱植被指数和土壤湿度的叶片气孔导度模型。结果表明：玉米在可见光区和近红外中、长波区的反射率随着土壤水分的降低而上升,但叶片气孔导度（Gs）、叶面积指数（LAI）、比值植被指数（RVI）和归一化植被指数（NDVI）随着土壤水分的下降而降低;玉米NDVI和RVI与单叶片和冠层气孔导度均呈极显著指数函数关系（P〈0.01）,且对单叶片气孔导度的拟合效果优于对冠层导度的拟合效果,而经土壤湿度订正的RVI监测模型优于NDVI监测模型。表明通过测定冠层反射光谱率可实时、迅速地定量监测玉米叶片的气孔导度,为大面积作物气孔导度估算奠定基础。     

不同生育期冬小麦光谱特征对叶绿素和氮素的响应研究

研究测定了不同施氮水平条件下冬小麦冠层在七个典型生育期叶片叶绿素、地上部分全氮含量以及冠层光谱,分析了单波段反射率、可见光和近红外波段组合而成的归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)与相应时期叶片叶绿素和地上部分全氮含量的相关性。结果表明,施氮量增加,两个农学参量、冠层近红外波段反射率都随之增加,但当施氮量增加到300kg hm-(2一次性施入)时,上述各项指标均降低;整个生长期中孕穗期在近红外区域反射率最高,与可见光波段反射率相差最大;除分蘖期外,其它时期单波段510nm～1100nm反射率、NDVI、RVI与叶绿素和全氮含量显著相关,植被指数的相关性较单波段高,且从分蘖期到乳熟期,相关性逐渐增强;整体来讲,可见光中560nm、660nm和近红外760nm、1100nm和1200nm组合的NDVI在各生育期与两个农学指标的相关性较好,选择NDVI(560,760)可以准确拟合叶片叶绿素和地上部分全氮含量。     

模拟酸雨对荔枝园土壤氮素迁移和土壤酸化的影响

采用短期室内淋溶方法研究了模拟酸雨对供试荔枝果园土壤全N、碱解N、硝态N、铵态N含量变化的影响。结果表明．各处理土壤淋出液的全N、硝态N、铵态N含量随着模拟酸雨酸度的增强而依次增加，其中pH2．5酸雨淋溶处理与其它处理间的淋出液含量差异显著，而pH≥4．5酸雨淋溶处理与对照（pH6．5）间的差异大部分不显著；各处理的土壤较淋溶前其全N、NOjN（pH2．5酸雨处理例外）、NH1＋-N的含量均有增加趋势。引进土壤的实际酸化速率H＋产生值衡量供试土壤的酸化，只有pH2．5的模拟酸雨淋溶促进了土壤的酸化，而pH≥3．5的模拟酸雨处理对土壤的酸化具有一定的缓冲作用，且土壤酸度减弱。     

模拟酸雨对不同园林植物叶片生理生态特性的影响

采用盆栽方法,以自来水（pH值6.5）作为对照,研究了pH值为1.7,3.0,4.3,5.6模拟酸雨条件下新梢增长量、叶片损伤程度和叶片生理生态特性,并分析了园林植物对酸雨污染的敏感性反应。结果表明:不同pH值的酸雨对园林植物新叶片有不同程度的抑制,酸雨的酸度越大,对园林植物叶片的伤害越大,以pH值1.7的模拟酸雨对园林植物叶片的伤害最为严重,pH值5.6伤害较为轻微,但不同种类之间对酸雨的抗性有明显差异;pH值4.3~5.6处理对园林植物新梢生长率没有显著的影响和抑制作用,而pH值小于3.0处理则严重抑制了园林植物新梢生长;随模拟酸雨强度的增强,园林植物叶片的细胞质膜透性和丙二醛（MDA）含量逐渐升高,当pH值小于3.0时,细胞质膜透性和丙二醛（MDA）含量则急剧增加,当pH值为1.7时,不同园林植物叶片则严重受损;园林植物叶片叶绿素含量、叶片N和P含量随酸雨强度的增加逐渐降低,当pH值小于3.0时,园林植物叶片叶绿素含量、叶片N和P含量则急剧降低,当pH值为1.7时,不同园林植物叶片则严重受损;相关分析表明,酸雨增加了园林植物对环境的敏感性。园林植物对酸雨具有较强的抵抗能力,对园林植物生理活动影响的阈值pH值大致介于3.0~4.3,因此,本研究的6种园林植物可以作为酸雨灾害严重地区园林绿化及植被构建的物种。     

模拟酸雨对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸、硝化和反硝化作用的影响

为研究模拟酸雨对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸、硝化和反硝化作用的影响,在农田进行随机区组试验,布设4个区组,每块区组随机设置4个模拟酸雨处理,分别为去离子水A1（pH=6.7）、A2（pH=4.0）、A3（pH=3.0）、A4（pH=2.0）。采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对不同酸雨强度的冬小麦-大豆轮作农田进行土壤呼吸速率观测,并采用气压过程分离技术（BaPS）测定不同酸雨处理的土壤CO2产生速率、硝化速率和反硝化速率。试验结果表明,冬小麦田各处理间土壤呼吸速率无显著差异（P〉0.05）;大豆田高强度模拟酸雨A4处理明显抑制了土壤呼吸作用（P〈0.05）。就冬小麦-大豆轮作生长季而言,各处理土壤呼吸速率无显著差异（P〉0.05）,其平均土壤呼吸速率分别为（2.26±0.11）、（2.31±0.20）、（1.91±0.09）、（2.03±0.17）μmol·m-2·s-1。冬小麦田A1、A3、A4处理间土壤CO2产生速率、硝化速率和反硝化速率均无显著性差异（P〉0.05）。高强度模拟酸雨抑制了大豆田土壤CO2产生速率;大豆田A1、A3、A4处理的硝化速率测定均值分别为（191.6±36.1）、（261.6±36.3）μg·kg-1·h-1和（255.2±45.1）μg·kg-1·h-1,这3个处理的反硝化速率均值分别为（172.8±19.8）、（216.0±45.7）μg·kg-·1h-1和（216.3±44.6）μg·kg-·1h-1。研究表明,模拟酸雨强度升高未显著影响冬小麦田土壤呼吸、硝化和反硝化作用;高强度模拟酸雨（pH=2.0）降低了大豆田土壤呼吸速率和CO2产生速率,但对土壤硝化和反硝化作用有促进作用。     

磷营养胁迫对冬小麦冠层光谱的影响

因为磷素重要的营养作用,其胁迫的存在影响冬小麦的正常生长。借助地面遥感仪器获取冬小麦在磷营养胁迫下的多个生育期里的冠层光谱数据并对其影响特征进行了分析。利用因子分析方法提取主因子与含有丰富信息的光谱变量,并结合极显著水平(0.01)的均值比较与检验过程考察了冬小麦冠层光谱,确定了对磷营养胁迫敏感的光谱波段:760nm,810nm和870nm与950nm,并在此基础上结合冬小麦对磷素的吸收利用特征选定了运用冠层光谱敏感波段反射率探测和区分磷营养胁迫的关键生育期:拔节期。结果同时表明,对冬小麦磷营养胁迫而言,近红外区间(760nm~1100nm)光谱反射特征的区分能力要强于可见光区。本文同时指出了研究与发展利用遥感技术进行营养胁迫监测的方法和着重点。