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植物生态学报 2016, 40 (10): 1077–1089 doi: 10.17521/cjpe.2015.0451 Chinese Journal of Plant Ecology 城市绿地生态系统多角度高光谱光化学反射植被 指数与光能利用率的关系 1 1,2* 1 1 杨志青 陈报章 查天山 贾 昕 1北京林业大学水土保持学院, 北京 100083; 2 中国科学院地理科学与资源研究所, 资源与环境信息系统国家重点实验室, 北京 100101 摘 要 光能利用率(LUE)是陆地生态系统总初级生产力(GPP)估算的一个重要参数。LUE 的准确估算对于在区域甚至全球 尺度上使用LUE模型估算GPP是非常重要的。一个基于通量塔的观测视场与通量观测足迹在时空上相匹配的自动多角度遥感 平台为LUE在站点尺度上的准确估算提供了一个好方法。该文基于通量塔涡度相关(EC)和自动多角度高光谱连续观测获取的 连续30 min的数据, 在站点空间尺度和0.5 h与日时间尺度上, 探讨了城市绿地生态系统秋季光化学反射植被指数(PRI)与LUE 之间的关系。研究发现, 反映植被叶面积和色素变化的植被绿度指数在秋季呈现逐渐下降的趋势, 表征了植被冠层的状态与 结构变化, 叶片从绿色逐渐变黄凋落, 植被冠层叶片的叶绿素逐渐减少, 裸露的枝干增多; 用空气温度和代表物候过程的绝 对绿度指数(2G_RB)做线性回归分析, 得到回归系数(R2)为0.60 (p 0.001) 。说明在城市绿地生态系统中, 空气温度是决定植 被物候过程的主要驱动因素, 随着植被物候变化, 叶片的凋落导致的裸露土壤的增多以及随时间变化的色素含量和其比例的 变化将影响PRI和LUE 的关系; 采用植被生长模型(logistic 曲线), 拟合时间与2G_RB, 得到曲率变化最快的点, 确定为秋季植 被落叶期的初日, 即第290天。在0.5 h和日时间尺度上, PRI都可以捕捉LUE 的变化。但是日尺度上不同物候期, PRI和LUE 的 关系发生了急剧的变化。在秋季植被正常生长期, PRI和LUE之间的关系最密切(R2 = 0.70, p 0.001) 。当土壤温度大于15 ℃、 光合有效辐射(PAR)大于300 μmol·m–2 – 1 ·s 以及饱和水汽压差(VPD)大于700 Pa 的情况下, PRI 能够更好地预测LUE 。基于通 量塔尺度上时空尺度相匹配, 利用半经验的核驱动二向反射分布函数模型得到的高光谱PRI和通量观测得到的LUE在不同环 境条件下的关系以及考虑到在植被的不同物候期对PRI 和LUE 的关系的优化, 将会更加准确地估算城市绿地生态系统的 LUE 。 关键词 光能利用率; 光化学植被指数; 绝对绿度指数; 城市绿地生态系统; 核驱动二向反射分布函数模型 引用格式: 杨志青, 陈报章, 查天山, 贾昕 (2016). 城市绿地生态系统多角度高光谱光化学反射植被指数与光能利用率的关系. 植物生态学报, 40, 1077–1089. doi: 10.17521/cjpe.2015.0451 Relationship between photochemical reflectance index with multi-angle hyper-spectrum and light use efficiency in urban green-land ecosystems 1 1,2* 1 1 YANG Zhi-Qin