NO2脅迫下園林植物葉片含N量及光譜特征研究.pdf

1、隨著環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻，我國面臨著前所未有的環(huán)境治理壓力，而導(dǎo)致其諸多環(huán)境污染問題的重要根源之一就是大氣中大量的氮氧化物污染。本研究通過對13種常見的園林綠化植物NO2靜態(tài)人工熏氣下的受害癥狀進(jìn)行觀察和葉片的含氮量與其光譜反射率進(jìn)行測定，評價了植物對NO2污染的抗性及凈化等級，建立了基于高光譜的植物葉片含氮量的反演模型，以期為污染區(qū)園林綠化樹種的選擇和植物葉片含氮量的實時、無損檢測提供依據(jù)。研究結(jié)果如下:
　　(1)13種植物

2、在NO2脅迫處理后的受害癥狀首先會在葉片上表現(xiàn)出來，且各種植物在不同的時間間隔所表現(xiàn)出的受害癥狀各不相同。葉片的受害主要是以葉脈間區(qū)的受害為主，其受害癥狀首先是以黃褐色斑點(diǎn)為主，而隨著熏氣時間的延長，部分植物葉片黃褐色的斑點(diǎn)邊緣會逐步擴(kuò)散，在部分植物的葉片上會出現(xiàn)棕褐色的斑塊。
　　(2)13種園林綠化植物在NO2抗性上的差異很大，反映出了它們對NO2脅迫的敏感性差異?？蓪?3種園林綠化植物的抗性強(qiáng)弱分為4級:高抗性的物種有夾竹桃

3、(Neriumindicum)和刺槐(Robiniapseudoacacia);中抗性的物種有杜鵑(Rhododendronsimsii)麥冬(Ophiopogonjaponicus)和構(gòu)樹(Broussonetiapapyrifera);中敏感的物種有石楠(Photiniaserratifolia)、紅瑞木(Comusalba)、吉祥草(Reineckeacarnea)、樸樹(Celtissinensis)和美國紅楓(Acerrubr

4、um);而高敏感的植物物種有女貞Ligustrumlucidum)、樟樹(Cinnamomumcamphora)和欒樹Koelreuteriapaniculata)。
　　(3)13種園林綠化植物對NO2的吸收凈化能力各不相同，聚類分析表明可將這些植物對大氣中氮的凈化能力分為4級:吸污能力弱的植物物種有女貞、美國紅楓和紅瑞木;吸污能力較弱的植物物種有夾竹桃、樸樹、石楠和麥冬;吸污能力較強(qiáng)的物種較多共有5種，分別為樟樹、吉祥草、杜鵑

5、、刺槐和構(gòu)樹;吸污凈化能力最強(qiáng)是欒樹。
　　(4)綜合考慮植物抗性和吸污能力，13種園林綠化樹種在NO2脅迫下的適宜性評價如下:適宜種為杜鵑、刺槐、構(gòu)樹，較適宜種為夾竹桃、麥冬，較不適宜種為吉祥草、樟樹、欒樹，不適宜種為女貞、美國紅楓、紅瑞木、樸樹、石楠。
　　(5)在所有的單變量擬合方程中，NO2脅迫下植物葉片含氮量與微分光譜之間的相關(guān)系數(shù)比含氮量與原始、倒數(shù)、對數(shù)及高光譜特征參數(shù)之間的相關(guān)性高，因此，為更好地反映植物葉片

6、含氮量的光譜特性，應(yīng)優(yōu)先采用微分光譜變換法對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
　　(6)通過多元線性擬合可得到以微分光譜為自變量的13種植物的最佳反演模型，說明，對于每種植物以微分光譜為自變量的多元線性擬合方程要優(yōu)于其他形式的擬合方程。而按喬木和灌草類型擬合的多元線性方程則分別是以原始光譜為自變量和以對數(shù)光譜為自變量的擬合方程最優(yōu)。
　　(7)通過對每種植物葉片含氮量所對應(yīng)的最優(yōu)單變量回歸模型和最優(yōu)多元線性回歸模型之間的比較，發(fā)現(xiàn)其最優(yōu)的

7、估測模型均為多元線性回歸方程?？梢娪啥鄠€光譜波長的組合來估測植物葉片含氮量比只用一個自變量進(jìn)行預(yù)測更為有效、更符合實際結(jié)果。各種植物NO2脅迫下葉片含氮量的最優(yōu)估測模型如下:
　　構(gòu)樹:y=9.399-15816.059*ρ"583-6620.931*ρ"456-604.738*ρ"870-826.415*ρ"403;
　　樸樹:y=33.092-18353.589*ρ"573+2515.012*ρ"707-6726.558

8、*ρ"635;
　　刺槐:y=29.467+5267.717*ρ"627-5602.890*ρ"687+2980.222*ρ"685+1825.581*ρ"517;
　　女貞:y=16.869+14054.170*ρ"520-291.167*ρ"852;
　　樟樹:y=25.536+4758.658*ρ"663-1366.454*ρ'832;
　　欒樹:y=21.095+663.168*ρ'729+1552.23

9、7*ρ'831-974.348*ρ'800;
　　美國紅楓:y=30.394-5523.751*ρ"541+9041.992*ρ"793+13368.538*ρ"534;
　　喬木匯總:y=30.504+1076.270*ρ437-5602.922*ρ706-767.279*ρ680+5633.500*ρ705+66.398*ρ756;
　　杜鵑:y=16.678-5826.036*ρ'419-359.768*ρ'72

10、9+2646.423*ρ'404-1386.630ρ'651;
　　夾竹桃:y=27.623+2491.556*ρ"717-4807.945*ρ"615;
　　石楠:y=21.084+2258.184*ρ"870+5358.266*ρ"690+850.728*ρ"843;
　　紅瑞木:y=17.859+11873.488*ρ"524-2943.608*ρ"791+7622.635*ρ"556+3036.098*ρ"84

11、3+488.521*ρ"878;
　　吉祥草:y=15.55-10727.94*ρ"643-21982.501*ρ"483-2322.693*ρ"416+225.942*ρ"712;
　　麥冬:y=24.017+14337.906*ρ"501-12011.753*ρ"559+5127.170*ρ"638;
　　灌草匯總:y=24.669-84.664*log10(ρ711)+35.786*log10(ρ461)+83.