利用高光譜數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)酸雨脅迫對(duì)馬尾松針葉光譜特征的影響.pdf

1、酸雨對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的危害是全球性的環(huán)境問(wèn)題。傳統(tǒng)的酸雨監(jiān)測(cè)多以點(diǎn)為基礎(chǔ)，采取化學(xué)分析手段來(lái)獲取數(shù)據(jù)，要得到大范圍內(nèi)酸雨的空間分布狀況需要耗費(fèi)大量的人力及物力。酸雨的長(zhǎng)期脅迫會(huì)改變森林土壤的營(yíng)養(yǎng)狀況及植被的葉綠素含量，并進(jìn)而影響植被在可見(jiàn)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(shù)據(jù)研究對(duì)酸雨敏感樹(shù)種在不同程度的酸雨長(zhǎng)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(wèn)題的新途徑。 本實(shí)驗(yàn)方案主要分為室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及野外實(shí)驗(yàn)兩大

2、實(shí)驗(yàn)體系。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)主要在浙江林業(yè)大學(xué)的實(shí)驗(yàn)大棚內(nèi)進(jìn)行，分別對(duì)5個(gè)酸雨梯度的馬尾松樣本進(jìn)行光譜曲線及葉綠素值的測(cè)定。對(duì)收集到的2500條光譜曲線及葉綠素值進(jìn)行分類(lèi)、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(shí)驗(yàn)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(gòu)成兩個(gè)酸雨梯度下的馬尾松生理生長(zhǎng)樣本。我們分別收集到1200條光譜曲線和葉綠素值

3、．并對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)處理及均差處理，得到在不同酸雨梯度脅迫下馬尾松生長(zhǎng)光譜曲線的差異性及葉綠素值的差異性。表明酸雨對(duì)馬尾松的影響在光譜特征值上能夠有所反應(yīng)。最后我們對(duì)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及野外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比分析，取室內(nèi)實(shí)驗(yàn)與野外實(shí)驗(yàn)酸雨脅迫梯度相關(guān)的兩組數(shù)據(jù)與之匹配分析，在藍(lán)邊、藍(lán)區(qū)、綠區(qū)、黃區(qū)、紅光吸收谷、近紅外及可見(jiàn)光區(qū)8個(gè)區(qū)域進(jìn)行了相關(guān)性分析及主成分分析，希望能夠在此基礎(chǔ)上建立關(guān)于酸雨對(duì)馬尾松脅迫的光譜特征模型。 我們從兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)

4、分析結(jié)果得到以下三點(diǎn)結(jié)論： 1、不同室內(nèi)酸雨梯度處理下的馬尾松樣本，在經(jīng)過(guò)三月的生理生長(zhǎng)過(guò)程中，葉面反射的光譜曲線數(shù)據(jù)產(chǎn)生了不同的差異性表象，經(jīng)相關(guān)性分析得出，在可見(jiàn)光區(qū)域pH值為3．5、4．5、5．0、5．6、7．0五個(gè)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(xiàn)特異反應(yīng)，其他區(qū)域5條曲線都呈現(xiàn)差異性相同趨勢(shì)變化的梯度特征。我們可以認(rèn)為，在強(qiáng)酸（pH3．5）的處理下，馬尾松葉面光譜特征在近藍(lán)

5、區(qū)出現(xiàn)變異表象，在中酸到中心溶液處理下的馬尾松樣本都呈現(xiàn)良好的光譜曲線梯度； 2、對(duì)黃水和鐵山坪的野外實(shí)驗(yàn)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(shù)據(jù)呈現(xiàn)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(qiáng)度與光譜值成反相關(guān)趨勢(shì)。強(qiáng)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(nèi)光譜曲線pH4．5和pH5．0兩種處理數(shù)據(jù)抽出與野