基于辐射传输模型的叶绿素含量定量反演

利用基于叶片内部辐射传输机制的PROSPECT模型模拟大量不同生化含量和叶肉结构的叶片光谱,研究利用高光谱植被指数定量反演叶绿素含量的可行性和精度,并比较各指数的稳定性和抗干扰能力。结果显示,各指数在对叶绿素的敏感性方面相差不大,除三角植被指数(TVI)外,其它指数均随叶绿素含量的增加而减小。叶片水分含量的差异对各指数的影响很小,干物质次之,叶肉结构影响最大。在抵抗干物质影响和叶肉结构影响方面,结构无关色素指数(SIPI)明显优于其它四种指数,吸收中心波深归一化后的面积指数(ABNC)次之。通过使用叶片光学模型的模拟光谱来研究叶绿素含量变化的光谱响应及其影响因素和反演策略,具有较强的理论性和普适性。研究结果与实际观测相吻合,方法简单易行。     

植被叶片及冠层层次含水量估算模型的建立

利用LOPEX'93数据库中7个鲜叶片含水量(Cw)和光谱反射率实测数据,基于光谱指数法,在叶片层次,用47个随机样本建立Cw与不同光谱指数的统计模型,并用另外20个样本验证.结果表明,Cw的两种表征形式相对含水量FMC和等价水深EWT在提取叶片Cw时差异较大,EWT与各光谱指数的相关性较FMC高,但FMC对叶片Cw的反演精度高于EWT.而反演精度更高的是基于最优子集回归建立的光谱指数线性模型.Ratio₉₇₅是叶片层次提取Cw的普适光谱指数.冠层层次,利用PROSPECT+SAILH耦合模型,模拟在不同叶面积指数LAI和Cw下的冠层光谱.为了剔除背景影响,更好地提取冠层Cw,提出用近红外和短波红外波段反射率构造土壤可调节水分指数(SAWI),该指数与其他光谱指数的比值能明显地剔除土壤背景影响,更准确地提取冠层Cw.Ratio₉₇₅的改进型光谱指数(Ratio₉₇₅-0.9)/(SAWI+0.2)能用来提取叶面积指数LAI从0.3到8.0,Cw从0.0001cm到0.07cm的冠层Cw,研究表明精度较高.     

基于辐射传输模型的高光谱植被指数与叶绿素浓度及叶面积指数的线性关系改进

高光谱植被指数以其特有的精细光谱特征,能够获得非常细微的植被生理状况和环境胁迫差异,因而使遥感技术在精细农业中的应用.尤其是在叶绿素浓度和叶面积指数的反演上面有着广阔的应用前景.然而,现有的植被指数往往和这2个参数呈非线性关系,且只对某一区间的数值敏感,无法适用于其它植被覆盖程度的研究.为了寻找合适的波段位置以改善植被指数与叶绿素浓度和叶面积指数的线性关系,去除饱和区域,进而提高这2个参数的实际估算精度,该文选取了叶绿素浓度和叶面积指数,以辐射传输模型PROSPECT和SAIL为基础,模拟了这2个参数变化对3类高光谱植被指数(归一化植被指数(NDVI)、优化的简单比值指数(MSR)和优化的叶绿素吸收率指数(MCARI))的影响.叶绿素浓度变化敏感性分析结果表明,对这3类植被指数而言,750 nm和705 nm的叶片反射率更适合实际的叶绿素浓度反演.以750 nm和705 nm代替800 nm/700 nm和670 nm成功地提高了3类植被指数与叶绿素浓度的线性相关程度,其中MCARI705和叶绿素浓度基本呈线性关系.叶面积指数变化敏感性分析I口j样显示,以750 nm和705 nm组成的植被指数能够获取更可靠的叶面积指数信息,尤其对于高植被覆盖区域.其中MCARI705能较好地降低随叶面积指数变化的饱和程度,相比其它植被指数,当叶面积指数大于8时,MCARI705才出现明显的饱和.由于冠层的尺度效应,波段位置的选择对植被指数与叶面积指数线性关系的改善不及对叶绿素浓度明显.     

定量遥感在生态学研究中的基础应用

生态学问题 ,特别是近来兴起的全球变化问题 ,是存在于不同时空尺度的生物与环境互作的格局和动态变化 ,对它的研究需要较大时空尺度的数据支撑 ,因此不同时空分辩率的遥感影象图就成为了这一重要的数据源。从遥感的功能出发 ,介绍了遥感应用于植被覆盖分类、生态系统参数提取及生态系统模型等方面的基础研究情况 ,试图为生态学研究提供应用遥感的思路 ,为进一步应用遥感解决生态学问题提供基础。     

不同栽植方式下紫椴幼苗生物量分配及资源利用分析

 通过紫椴（Tilia amurensis Rupr.）幼苗在不同植距下纯栽和与落叶松(Larix gmelini)的混栽沙培试验,初次应用通径分析,研究紫椴幼苗生物量分配和资源利用机制,分析种内和种间竞争及其模式。研究发现总体上植距增大有利于紫椴根、茎、叶各器官的生长。通过通径分析说明,紫椴地下根系对总生长的贡献为0.236 1～0.286 9,地上茎、叶对总生长的贡献为0.732 5～0.775 8,地上部分的贡献是地下根系的2.95倍。表明紫椴幼苗对光具有较强的需求和竞争能力。紫椴和落叶松之间存在悬殊较大的生物量差距,落叶松的根、茎、叶生物量约是相应混栽紫椴的2、5、4倍。通过比较纯栽和混栽试验中的直接通径系数,与落叶松混栽后,紫椴对地下水分养分的竞争下降36.84%,对地上光照空间的竞争增大11.63%。随植距减小落叶松对紫椴的影响增大,紫椴根系生长受落叶松种间竞争影响不显著;地上茎、叶生长只在一定植距范围内受落叶松影响。紫椴与落叶松种间竞争是不同资源利用等级的两树种间的相互作用,以对称性地下竞争与落叶松“平等”地占有地下水分养分资源,从而受落叶松地下竞争较小;在一定空间范围内落叶松以非对称性竞争优先占有地上光照资源影响紫椴生长。     

光化学植被指数估算植物光能利用率的研究进展

 应用遥感技术可以建立光化学植被指数（Photochemical reflectance index, PRI）和光能利用效率（Light use efficiency, LUE）的关系,LUE可用来估算净初级生产力（Net primary productivity, NPP）。因而,用PRI估算植物的LUE,为估算NPP提供了新的方法,弥补了以往以经验模式通过温度和水分对最大LUE的胁迫来获取实际LUE的不足,进而可提高NPP的估算精度。研究表明：PRI和LUE在叶片、冠层和景观尺度上都有着很好的相关性,但是随着尺度的变化,很多因素会对这一关系产生干扰,如水分、氮元素含量、叶面积指数和太阳高度角等,从而削弱了PRI和LUE的关系。该文对建立PRI和LUE的关系过程中的影响因素进行了分析,并指出今后这一研究领域中可能改进的方面,主要包括526 nm 和545 nm 处的反射率对531 nm 处的反射率的作用机制、PRI随LUE的饱和现象、PRI和LUE关系的时间效应以及利用PRI估算LUE的尺度效应。