植被高光谱反射率对干旱胁迫响应的研究进展.pdfVIP

植被高光谱反射率对干旱胁迫晌应研究进展 林毅1,2，张玉书1,3，王宏博3李岚2，齐昕2，李倩+4 (1沈阳农业大学，辽宁沈阳110866：2．辽宁省气象服务中心，辽宁沈阳110166：3．中潮气象局沈阳 大气环境研究所．辽宁沈阳l10166；4．沈阳区域气候中心，辽宁沈阳110166) 摘 要 商光谱反演技术凭借快速、有效和不破坏植被的优势，已成为评估植被生长环境及本身水分含撬的重要 方法。本文概述了稠用高光谱数据反演植被及土壤水分含巅的研究进展。重点介绍了干旱胁迫环境下植被 反射光谱的变化情况、植被反射光谱对水分敏感性以及利用植被高光谱反射率反演水分含量的几种常用方 法。并分析了各种方法的适用条件。最后针对目前的研究进行了总结和展望。 关键词：干旱胁迫；高光谱：经验模型 引言 中国每年因各类自然灾害造成粮食损失近200亿公斤，其中农业气象灾害导致的损失占 60％以上。旱灾和水灾占农业气象灾害的700／,左右。其中旱灾危害最为严重。如何监测干旱对 农作物生长的影响，成为近年来农业气象灾害研究的热点之一。随着高光谱应用技术的发展， 监测农作物生育期内的高光谱变化，研究农作物的高光谱反射与叶面积指数、生物量、叶绿 素含量等作物参数间的相互关系，可为农作物长势监测和遥感估产提供理论依据…，对于旱 情监测及其影响评估，一商是农业、气象部门的熏要研究方向，其研究成采可为政府防灾 减灾提供‘定的参考依据“5。 随千早监测评估技术的不断发展，遥感为大面积干早监测评估提供了较传统监测方法更 为有效的方式。并发挥了巨大作用∞1。近阶段高光谱农业遥感技术研究在不断深入¨。，通 过分析一些较窄波长范围、连续并且具有较明显特征的作物光谱，与相关的特征数据结合， 建立光谱响应计算模型，为作物长势、农业灾害等监测评估精细化定量分析提供了应用空间。 1干旱胁追下植被高光谱反射率的差异性研究 1．1不同水分环境下植被高光谱反射率的变化情况 植被的光谱反射率对土壤含水率的响应还会随着含水率区间变化以及生长期的不同，出现 差异的响应趋势。王宏博隋‘对比不同干旱胁迫下春玉米拔节一吐丝期光谱变化发现，植株对 红光的吸收程度更能较好的反映干旱胁迫条件下植株的生长状态，土壤水分含量大的植株冠 层反射率相对较低。丛建鸥u1，张磊¨1和谷艳芳1通过测定生育期不同水分条件形成不同 程度干旱胁迫，分析了冬小麦生长生理指标与冠层高光谱反射率反射特征。发现可见光波段 内的光谱反射率随着缺水程度增加而增大，并且不同水分处理样本的增加幅度基本一致： 而在741—930nm波段范围，随着缺水程度增加，反射率随着减小。龙光强”。发现当土壤含 水率下降到24％左右时，马蹄金草坪的光谱反射率随土壤含水率逐渐降低而依次升高，土壤 含水率降至22％左右，不同处理间反射光谱的这种差异开始变小。而在波长940--1000nm范 围，当干旱胁迫1个月，土壤含水率降至22％左右时，草坪光谱反射能力随干旱胁迫强度的 增加而降低，即高灌水的处理光谱反射率更高。贾方方”1发现不同水分处理环境下的烟草 叶片光谱反射率存在明显差异，而在作物生长不同时期，由于水分环境造成的光谱反射率差 基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费“基于干旱胁迫条件的春玉米高光谱参数特征研究” (20131AE-CMA06)和辽宁省“十二五”科学技术重大项目“主要农业气象灾害发生规律及预替和评估机制 研究”(2011210002)共同资助。 作者简介：林毅，男，1985年生，工程师，硕士研究生，主要从事农业气象及应用4气象方向研究， E-mail：iinyi0330@gmail．corn 通信作者：李倩，女，1985年出，安徽滁州人，工程师。工学学士，主要从事气候舱测评价、4t候变化及 城市农业气象研究。E—mail：leeqianl221@126．com。 异变化非常大。在烟草伸根期和旺长期，近红外光区的光谱反射率随土壤水分的增加而升高， 成熟期则呈相反趋势，且光谱反射率在旺长期达判最高值。 1，2干旱胁迫对植被一阶微分光谱的影响 光谱反射率的一阶微分由于能够去除部分噪声，所以更能代表植被冠层光谱反射率状 况，不少学者利用光谱一阶微分反射率及红边幅值、红边面积分析不同水分胁迫条的影响。 冬小麦抽穗期、开花期和灌浆期冠层红边一阶微分光谱是由主峰和次峰组成。小麦受水分胁 迫后，红边位置出现开花期之前的红移和开花期之后的蓝移现象Ⅲ。而红边幅度表现出， 拔节期之前随着水分胁迫的增加而增大，开