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        在水生物種間,葉片反射率比生理性狀更能替代葉經(jīng)濟譜

        2022/8/24
        濕地植物是水生生態(tài)系統(tǒng)多樣性的關(guān)鍵參與者,但對其物種間和物種內(nèi)功能性狀的變異性的了解仍然有限。遙感是不同尺度上表征植物性狀的高通量、可行的選擇,前提是用一致的經(jīng)驗數(shù)據(jù)校準光譜模型,但現(xiàn)有應(yīng)用偏向于陸生植物。作者在不同的物候階段、季節(jié)和環(huán)境條件下從溫帶地區(qū)常見的六種浮游和挺生水生植物物種中取樣,并測量了葉片反射率(400-2500nm)和葉片性狀(光生理、色素和結(jié)構(gòu))。作者探索了最佳光譜波段組合,并為選定的性狀建立了基于非參數(shù)反射率的模型,最終展示了航空高光譜數(shù)據(jù)如何捕捉水生植物的時空變異性。


        測量了所有水生植物物種的葉光生理參數(shù)(a)和葉經(jīng)濟譜(b)的前兩個主成分的雙標圖,分別由色素含量和葉結(jié)構(gòu)性狀表示。作為數(shù)據(jù)解釋的視覺指導(dǎo),將一個物種的最小凸多邊形分組上所有點覆蓋在兩個圖上。alpha:全鏈電子傳輸?shù)淖畲罅孔赢a(chǎn)率;ETRmax:PSII的最大電子傳輸速率;Ik:PSII的理論飽和光強度;Fv_Fm:PSII光化學(xué)效率;qP:光化學(xué)猝滅系數(shù);qN:非光化學(xué)猝滅系數(shù);CaS:葉綠素a含量;CbS:葉綠素b含量;Cxc:總類胡蘿卜素含量;Ca_Cb:葉綠素a與葉綠素b的比例;Cab_Cxc:葉綠素與類胡蘿卜素的比例;DMC:葉片干物質(zhì)含量;LMA:單位面積葉質(zhì)量

        作者的主要發(fā)現(xiàn)是結(jié)構(gòu)性狀(葉片干物質(zhì)含量、單位面積葉片質(zhì)量)和生化性狀(葉綠素a含量、葉綠素與類胡蘿卜素的比例)可以通過水生植物葉片反射率來替代(歸一化誤差低于17%)。另一方面,基于反射率的光生理性狀模型的性能存在很大差異,具體取決于水生植物種類和目標參數(shù)。

        覆蓋的全光譜范圍(400-2500 nm),統(tǒng)計上顯著(p < 0.01,Bonferroni校正)NDSI 與葉光生理參數(shù)的相關(guān)性在所有采樣的水生植物物種(N = 324)上測量。

        作者的主要結(jié)果顯示了水生植物的葉片反射率和葉經(jīng)濟譜(結(jié)構(gòu)和生物化學(xué))之間的聯(lián)系,因此設(shè)想遙感在將水生植物功能多樣性分析的細節(jié)提高到區(qū)域和物種尺度發(fā)揮關(guān)鍵作用。同時,作者強調(diào)了在高環(huán)境異質(zhì)性下建立反射率與光合性能的一般聯(lián)系有一些困難,這可能會開辟進一步的研究方向。

        來源:Plant Methods.Leaf reflectance can surrogate foliar economics better than physiological traits across macrophyte species.Paolo Villa, Rossano Bolpagni, Monica Pinardi & Viktor R. Tóth
        https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-021-00816-4
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