【摘要】：光合作用指綠色植物吸收光能,固碳釋氧的過程,是植被生長過程中的重要生理活動,也是生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的基礎。傳統(tǒng)光合相關研究以實地采樣測量為主,耗時費力。高光譜遙感技術的出現(xiàn),不僅大大提升了植被分類精度,更使得大面積、快速、動態(tài)、非破壞性地對植被生理生化參數(shù)進行模擬反演稱為了可能。作為生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié),植被光合作用相關反演是遙感研究的重點。凈光合速率是衡量植被光合作用能力的直接指標,對于植被生產(chǎn)力的研究而言,其可與總初級生產(chǎn)力、凈初級生產(chǎn)力近似等同。葉是綠色植物光合作用的主要器官,相同條件下,凈光合速率值越高,葉的結構和功能狀況越好。因此,通過遙感手段對綠色植被葉片凈光合速率進行快速估算,對植被的碳匯能力和生產(chǎn)力的評估具有重要意義。本研究中,以地面實測的葉片高光譜反射率數(shù)據(jù)和光合數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源,使用常見的葉綠素相關植被指數(shù)NDVI、EVI2、NDRE、WDRVI、CI、CIgreen、CIrededge、MTCI與入射光合有效輻射PARin的乘積,對三種農(nóng)作物水稻、油菜、小麥和三種園林作物柑橘、銀杏、樟樹在不同條件下的凈光合速率值進行反演估算,比較不同植被指數(shù)模型的精度和預測靈敏度,給出相應最優(yōu)的植被指數(shù)模型。同時,分析了環(huán)境條件與物候?qū)艄夂纤俾史囱菽Ｐ偷挠绊?包括氮肥濃度、生育期、水分條件、光照條件等;最后,對不同植被類型進行統(tǒng)一反演,并比較單品種反演與統(tǒng)一反演模型間的精度差異。得出了如下結論:(1)使用葉綠素相關植被指數(shù)與入射光合有效輻射的乘積對單植被類型葉片凈光合速率反演是可行的,對于水稻、油菜和樟樹而言,反演模型精度較高,決定系數(shù)R~2均高于0.79;對于小麥、柑橘和銀杏來說,反演模型精度相對有所降低,R~2均高于0.53,也可以滿足遙感反演精度需求;(2)不同環(huán)境和物候條件對凈光合速率反演存在一定影響,具體的,高氮肥濃度區(qū)域的水稻具有更高的光能利用率,因此水稻反演模型需按高、低氮濃度進行分組;油菜不同生育期下的葉片光合特性存在顯著差異,莢果期葉片的光能利用能力有所降低,全時期反演模型精度與單時期相比有所降低,但差異不大;小麥不同水分條件下的葉片光合特性存在顯著差異,控水條件反演模型精度優(yōu)于正常水分條件,不同水分條件統(tǒng)一反演的模型精度明顯降低;園林作物中,柑橘和銀杏在不同環(huán)境光強度下的葉片光合特性存在顯著差異,需按光強分組反演,且弱光條件下,葉片表現(xiàn)出了更高的光能利用率;(3)基于六種植被類型反演模型結果,考慮了紅邊反射率的植被指數(shù)如CI、NDRE、CIrededge和MTCI等都給出了最為不錯的模擬結果,有著更高的決定系數(shù)和較低的均方根誤差,表現(xiàn)出了穩(wěn)定的通用性,且適用于不同條件、不同植被類型下的凈光合速率統(tǒng)一反演。
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：Q945.11;TP79
【圖文】：

技術路線示意圖

年降水量 1700mm左右，降雨主要集中于每年 5-10 月，終年無霜。圖 2.1 武漢大學雜交水稻實驗田示意圖2.1.2 武漢大學農(nóng)田灌溉實驗室武漢大學農(nóng)田灌溉實驗室（30°32′46″N,114°21′49″E）位于湖北省武漢市武昌區(qū)武漢大學工學部操場旁，其位置示意如圖 2.2 所示。湖北省武漢市屬亞熱帶季風性氣候，具有雨量充沛、日照充足、冬冷夏熱等特點，年日照時數(shù) 2000 小時左右，年平均溫度介于 15.5-17.5℃之間，年降水量 1100mm 左右，主要集中于初夏梅雨季節(jié)，年無霜期 240 天。

圖 2.2 武漢大學農(nóng)田灌溉實驗田示意圖 華中農(nóng)業(yè)大學花卉種植基地中農(nóng)業(yè)大學花卉種植基地（30°28′18″N,114°21′34″E）位于湖北省武中農(nóng)業(yè)大學內(nèi)，其位置示意如圖 2.3 所示。湖北省武漢市屬亞熱帶

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本文編號：2746370