长江口滨海湿地芦苇与互花米草种间竞争对叶绿素反演的影响研究

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zxpwode10
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
长江口滨海湿地作为我国典型的潮滩型湿地资源,具有重要生态价值。该湿地主要本地物种芦苇(Phragmites australis)长期面临外来物种互花米草(Spartina alterniflora)入侵而引发的面积减少、功能退化等威胁。芦苇、互花米草混合生长区是外来物种入侵与本地物种保护的关键区域,管理者和生态学家迫切需要了解两物种在该区域的生长状况,以科学评估互花米草的入侵能力,采取适当的针对本地物种的保护措施。湿地可进入性差,人工监测费时费力,而混合生长区受自然条件影响存在复杂的空间动态变化,常规定点监测方式难以满足需求。遥感作为一种覆盖范围广,且能实现快速监测的有效手段,已成功应用于湿地植被动态监测。同时,遥感光谱信息丰富的特点能被用于定量反演叶绿素等反映植物生长状况的生化成分含量,进而定量反映植物生长状况。但目前湿地植被遥感以物种分类等定性研究为主,针对湿地植被生化参数的定量遥感反演研究较为缺乏,而针对多种植被混合生长而形成种间竞争下的定量反演研究则更为缺乏。针对以上问题,本论文以上海市崇明岛长江口滨海湿地为研究区,选择滩涂湿地主要本地物种芦苇和入侵物种互花米草为研究对象,设计并开展了三年地面控制实验和野外实测工作,从叶片和冠层尺度分析单一物种和两者混合情况下的光谱特征差异,在此基础上对其叶绿素含量开展定量反演研究。论文的主要的研究内容及研究结果如下:(1)研究比较了控制箱中芦苇、互花米草在不同比例混合(模拟混合生长区种间竞争)、不同氮素水平(模拟江水富营养化)和不同水位水平(模拟潮位)下的叶片与冠层实测光谱。结果表明,三种控制实验处理均会对叶片和冠层光谱产生影响,且这种影响因芦苇和互花米草物候期的差异而在不同月份呈现出不同特征。(2)研究了芦苇、互花米草在单一物种和混合生长条件下,叶片和冠层叶绿素含量的统计反演方法。通过比较对叶绿素含量敏感的主要光谱指数建立的纯光谱指数模型,经谐波分析(Harmonic Analysis,HA)和黄希尔伯特变换(Hung Hilbert Transform,HHT)得到的纯频率指数模型,以及融合两类指数建立的光谱-频率结合的混合指数模型,结果表明,当在物种混合时进行叶绿素含量反演,三种模型的反演精度都比单一物种时的精度有所降低,但总体来看,光谱-频率混合指数模型精度最佳,更适合用于芦苇、互花米草混合生长区的叶绿素含量定量反演。(3)运用无人机高光谱影像研究了野外湿地芦苇与互花米草的叶绿素含量定量反演。结果表明,融合光谱-频率指数的统计反演模型在纯芦苇、纯互花米草和两者混合生长区下的反演精度均优于纯光谱指数模型和纯频率指数模型,反映出该方法在野外更具有适用性。论文的创新之处在于:(1)提出并通过实验证明了芦苇、互花米草混合生长会对叶绿素含量反演产生显著影响,是导致两者混合生长区叶绿素含量反演不确定性的因素之一;(2)将频率域信息应用到湿地定量反演中,并通过实验证明了频率域指数在芦苇、互花米草混合情形下叶绿素含量反演中的重要性,所受种间竞争干扰小于光谱指数,体现出光谱与频率指数的融合在物种混合的复杂场景下与叶绿素浓度之间具有更好的统计关系;(3)发现融合光谱指数和频率域指数建立的叶绿素反演模型,受芦苇、互花米草混合的干扰小,并利用模型模拟数据、控制实验数据和无人机野外数据对模型的适用性进行了验证。
其他文献
荒漠化作为土地退化主要类型之一,是全球土地退化与恢复中的研究热点,已引起UN、IPBES、IPCC等国际组织与平台的广泛关注。蒙古高原作为干旱、半干旱地区的典型代表,其荒漠化演变对气候变化、全球碳循环、生物多样性等全球重大问题息息相关。然而,该地区荒漠化的趋势、驱动机制及其生态效应尚不清楚。我国政府高度重视生态退化与恢复,人类不合理的行为与积极的生态恢复活动共存,同时近年来气候变化越来越剧烈,在这
生物多样性的分布格局及其维持机制是生态学和生物地理学研究的核心问题。学者们针对不同尺度的生态与进化过程如何构建植物群落多样性已开展了很多研究,但区域过程对局域群落构建的影响常被忽略。综合考虑区域和局域过程的共同作用对深入理解群落生物多样性维持机制具有重要意义。为厘清区域和局域过程在植物群落构建中的重要性,本研究以我国亚热带和热带植被数据集为基础,以2960个森林群落乔木层的3307个木本植物物种为
近年来,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池光电转换效率发展迅速,其效率已超过25%,展现了极好的应用前景,但其仍面临着诸如在空气中极易衰减和热稳定性不佳等问题。这些问题主要是对界面电子传输和钙钛矿材料的物理性质研究不够彻底而产生的。本论文主要是围绕高效的电子传输材料以及对钙钛矿吸收层的调控等方面展开,在提高钙钛矿器件效率的同时,改善了器件的稳定性。本文主要的创新性成果如下:1.采用磁控溅射法和旋涂法采
导波具有传播距离远、损伤敏感性高、适合隐蔽损伤监测等优点,是一种很有发展潜力的结构健康监测技术。多模态和频散现象是导波技术走向工程应用的主要制约因素,目前导波技术仍主要应用在多模态和频散相对轻微和容易控制的板状、薄壁管状和杆状结构中,而土木工程结构更加复杂,严重的多模态和频散现象带来的挑战将更加严峻。本文为了发展适用于土木工程健康监测的导波技术,聚焦于解决导波多模态和频散现象在导波数值模拟、导波与
不对称金属催化作为高效构建手性化合物的合成方法而成为化学家们研究的热门领域,其中手性配体是反应立体选择性控制的关键点。本课题组基于手性叔丁基亚磺酰胺构建了不同骨架的新型手性膦配体Sadphos(Sulfinamide phosphine),并在不对称有机小分子催化和过渡金属催化的不对称反应中表现优异。本文基于本组发展的Sadphos“配体库”,为进一步扩大其在不对称金属催化中的应用范围,主要做了以
海洋中塑料垃圾的持续累积及其潜在负面生态风险,使其成为了全人类共同瞩目的重大环境问题。为实施有效的管控政策则需要我们对于海洋微塑料源汇过程有着较好的了解,尤其是对于其排放源头和入海路径。然而,尽管已有研究估算了近80%的塑料垃圾可归结于陆源输入,但是对于其迁移途径方面大多聚焦于地表径流(入海河口)、沿海排放和海上生产活动,忽视了大气沉降对于海洋微塑料污染的潜在重要贡献。为进一步厘清大气微塑料来源,
随着电子器件不断微型化,电子学领域的发展面临着越来越严峻的挑战。开发性质优于传统硅基半导体材料的下一代新型低维半导体材料迫在眉睫。碳基纳米材料具有较强的机械强度和较高的载流子迁移率等独特的物理化学性质,在电子器件等领域具有广阔的应用前景。已有的碳基材料如石墨烯,碳纳米管等在碳基电子的发展中都面临着不同的技术挑战。最近,具有碳氮有序结构的二维C3N的成功合成为碳基纳米材料在纳米光电子器件方面的应用提
随着近几年遥感技术的快速发展,越来越多的卫星可以为人类提供丰富的遥感数据。这些数据经过处理可以应用于军事、农业、工业等有关国计民生的多个领域,并发挥重要作用。另一方面,由于传感器的种类日益丰富,多源遥感数据数量日益增加,如何有效融合多源遥感数据的互补信息去除冗余信息逐渐成为遥感领域的研究热点。遥感图像信息融合可以丰富图像的信息,有助于后续图像理解和解译任务,提高决策置信度,具有重要研究意义。由于物
激光干涉测量技术在位移、距离和零件形貌测量方面具有最高的测量精度,广泛应用于航空航天、汽车制造、半导体制造等领域。激光干涉仪可实现远距离合作目标的高精度位移与距离测量,或在极短距离范围内实现非合作目标的形貌检测。然而,对远距离非合作目标的距离测量或在大尺寸非合作目标形貌测量中,激光干涉仪受限于探测灵敏度,无法发挥作用。本文针对以上问题,开展了高灵敏激光干涉的距离测量技术研究,利用单光子探测器研制了