【摘要】：光能利用率(Light Use Efficiency,LUE)是估算總初級生產力的重要參數變量,用來表示植物通過光合作用將截獲的太陽能轉化為有機物的效率,被廣泛的應用于多種估算模型。近年來,隨著通量觀測技術的不斷發(fā)展,對于光化學反射植被指數(Photochemical Reflectance Index,PRI)與LUE在生態(tài)系統(tǒng)尺度上的關系研究也不斷涌現,研究證明PRI在直接估算實際LUE方面具有極大的潛力。但也發(fā)現PRI與LUE之間關系存在很大的時間和空間變異,容易受到觀測角度、太陽天頂角、葉傾角分布和冠層結構等眾多因素的影響。為此,本研究通過試驗觀測獲取了大量數據,設計遙感平臺自動獲取水稻冠層多角度高光譜反射數據,基于渦度相關系統(tǒng)獲取CO2通量等數據,并開展大田試驗獲取水稻生物量、葉面積等數據;基于觀測數據分析了多角度觀測下水稻冠層反射光譜特征,評估了多角度觀測對PRI-LUE關系的影響;利用多角度觀測數據和最小二乘法構建兩葉PRI算法,計算剔除陰陽葉和觀測角度影響的PRI值,并與兩葉LUE模型結合,提升PRI對LUE的指示效果。研究所得的主要結論如下:(1)在水稻抽穗期至灌漿期,可見光紅光、藍光波段的反射率明顯降低,而綠光波段的反射率逐漸升高;到成熟期,紅光和藍光波段的反射率有所上升。晴天冠層反射率在上午至正午階段呈現出規(guī)律的遞增趨勢,而陰天無明顯規(guī)律性變化;冠層反射率隨觀測天頂角的增加而升高,當觀測方位位于后向散射方向時,冠層光譜反射率越大。利用作物高光譜遙感數據與PROSAIL模型的結合,對水稻葉面積指數等作物生理參數、生長狀況有更快捷、方便的監(jiān)測。(2)日尺度下的PRI與LUE呈現著相似的變化規(guī)律,表現出良好的相關關系。隨著觀測角度的改變,水稻冠層PRI有明顯的大小變化;晴天較陰天的多角度PRI變化跨度要大;后向散射方向的PRI值普遍小于前向散射方向的PRI值;不同觀測天頂角下,觀測天頂角為60°時的多角度PRI與LUE的相關性最為顯著,R2為0.5536。(3)兩葉光能利用率模型在陰天和晴天都能夠在一定程度上區(qū)分直接輻射和散射輻射在冠層內陰陽葉光合速率的不同反應,PRI對LUE的估算能力得到了提高,晴天兩葉PRI算法所模擬出的PRI值普遍小于實測多角度PRI值,且與LUE的相關性有明顯提高,而陰天由于陰陽葉差異較小,兩葉PRI算法對LUE的優(yōu)化效果并不理想。(4)綜合分析區(qū)分陰陽葉的兩葉PRI算法和兩葉LUE模型的模擬結果,發(fā)現在晴天區(qū)分陰陽葉的算法在半小時和日尺度下均能夠提高光化學反射指數對光能利用率的指示能力,兩種算法的運用能夠在一定程度上降低太陽-目標-觀測幾何因素的影響,使得PRI-LUE關系模型得到優(yōu)化。以此構建的包含角度因素在內的兩葉光能利用率的估算模型也具有較高的估算精度,對PRI-LUE關系的優(yōu)化研究提供了參考。
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S127
【圖文】：

圖１－１技術路線圖逡逑

南京信息丨：程大學碩士學位論文轉帶動下實現不同觀測角度的冠層反射率的測定，因此，本裝置可以實現同時輻射和植被冠層的反射輻射。且不受光強改變的影響，光譜儀都能夠隨時、自同觀測角度的植被冠層反射輻射轉化成實際光強的反射率，不論是受多云等天反射觀測的影響，實時、全天候、高效率的測定冠層光譜反射輻射。需要注意驗觀測之前，要保證已在各種天氣狀況下進行過白板校正數據的測量，以便用光譜反射率計算。逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2735709