【摘要】：光能利用率(Light Use Efficiency,LUE)是估算總初級生產(chǎn)力的重要參數(shù)變量,用來表示植物通過光合作用將截獲的太陽能轉(zhuǎn)化為有機(jī)物的效率,被廣泛的應(yīng)用于多種估算模型。近年來,隨著通量觀測技術(shù)的不斷發(fā)展,對于光化學(xué)反射植被指數(shù)(Photochemical Reflectance Index,PRI)與LUE在生態(tài)系統(tǒng)尺度上的關(guān)系研究也不斷涌現(xiàn),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(xiàn)PRI與LUE之間關(guān)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(jié)構(gòu)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(shù)據(jù),設(shè)計遙感平臺自動獲取水稻冠層多角度高光譜反射數(shù)據(jù),基于渦度相關(guān)系統(tǒng)獲取CO2通量等數(shù)據(jù),并開展大田試驗獲取水稻生物量、葉面積等數(shù)據(jù);基于觀測數(shù)據(jù)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(guān)系的影響;利用多角度觀測數(shù)據(jù)和最小二乘法構(gòu)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(jié)合,提升PRI對LUE的指示效果。研究所得的主要結(jié)論如下:(1)在水稻抽穗期至灌漿期,可見光紅光、藍(lán)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(lán)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(xiàn)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(dāng)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(shù)據(jù)與PROSAIL模型的結(jié)合,對水稻葉面積指數(shù)等作物生理參數(shù)、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(xiàn)著相似的變化規(guī)律,表現(xiàn)出良好的相關(guān)關(guān)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(guān)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(nèi)陰陽葉光合速率的不同反應(yīng),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(guān)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(jié)果,發(fā)現(xiàn)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(xué)反射指數(shù)對光能利用率的指示能力,兩種算法的運(yùn)用能夠在一定程度上降低太陽-目標(biāo)-觀測幾何因素的影響,使得PRI-LUE關(guān)系模型得到優(yōu)化。以此構(gòu)建的包含角度因素在內(nèi)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(guān)系的優(yōu)化研究提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S127
【圖文】：

圖１－１技術(shù)路線圖逡逑

南京信息丨：程大學(xué)碩士學(xué)位論文轉(zhuǎn)帶動下實現(xiàn)不同觀測角度的冠層反射率的測定，因此，本裝置可以實現(xiàn)同時輻射和植被冠層的反射輻射。且不受光強(qiáng)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(zhuǎn)化成實際光強(qiáng)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(jìn)行過白板校正數(shù)據(jù)的測量，以便用光譜反射率計算。逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2735709