粉塵污染下園林植物的光譜特征及光合特性研究.pdf

1、粉塵污染是城市環(huán)境污染的主要因素之一，危害著人們的健康。園林植物可以削減空氣中粉塵含量，通過園林綠化可以改善城市環(huán)境。本文通過重度污染區(qū)武鋼焦化廠（簡稱“武鋼”）、一般污染區(qū)青山和平公園（簡稱“青山”）及對照區(qū)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)校園（簡稱“華農(nóng)”）3個地點內(nèi)常見園林植物的滯塵量及滯塵對植物的光響應(yīng)和光譜反射率影響的研究，探索粉塵污染對園林植物的光譜特征及光合特性的影響，建立園林植物滯塵量與光譜特征波段之間的反演模型，以期為直接使用光譜特征參數(shù)

2、監(jiān)測植物滯塵量提供依據(jù)。研究結(jié)果如下:
　　 (1)不同污染區(qū)園林植物之間的單葉滯塵量和單位葉面積滯塵量均存在明顯差異。其中，華農(nóng)植物單葉滯塵量的范圍為0.126 mg～13.526 mg，單位葉面積滯塵量的范圍為0.002 mg/cm2～0.099 mg/cm2，平均單位葉面積滯塵量為0.041 mg/cm2;青山植物單葉滯塵量的范圍為0.423 mg～34.350 mg，單位葉面積滯塵量的范圍為0.035 mg/cm2～0.

3、258 mg/cm2，平均單位葉面積滯塵量為0.075 mg/cm2;武鋼植物單葉滯塵量的范圍為0.852 mg～138.592 mg，單位葉面積滯塵量的范圍為0.097mg/cm2～0.520 mg/cm2，平均單位葉面積滯塵量為0.274 mg/cm2。同種園林植物在不同采樣地點葉片單位葉面積滯塵量變化均呈現(xiàn)武鋼＞青山＞華農(nóng)，其結(jié)果與3個地點的大氣粉塵污染物含量一致。
　　 (2)采用非直角雙曲線模型對園林植物的光響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)

4、行曲線擬合表明，3個地點的園林植物光響應(yīng)曲線判定系數(shù)R2均大于0.950，說明采用非直角雙曲線是擬合光響應(yīng)曲線的理想模型。通過對光合特征值的分析發(fā)現(xiàn)，最大凈光合速率(Amax)明顯呈現(xiàn)華農(nóng)＞青山＞武鋼的取樣概率達(dá)83％;表觀量子效率(AQE)最大值出現(xiàn)在華農(nóng)的取樣概率高于66％，AQE最小值出現(xiàn)在武鋼的取樣概率高于50％;光飽和點(LSP)最大值出現(xiàn)在華農(nóng)的取樣概率高于66％; LSP最小值出現(xiàn)在武鋼的取樣概率高于58％。由此可見，園林

5、植物在不同粉塵污染環(huán)境下的光響應(yīng)曲線特征參數(shù)隨著環(huán)境粉塵污染程度的增加呈現(xiàn)出明顯的降低趨勢，說明粉塵污染顯著影響著植物光合作用的光響應(yīng)特征。
　　 (3)基于光譜吸收特征和光譜紅邊特征提取了7個園林植物反射光譜特征值。研究發(fā)現(xiàn)隨著粉塵污染程度的增加，園林植物的綠峰反射率、紅谷最大吸收深度及紅邊振幅均呈現(xiàn)降低趨勢，但紅谷反射率有升高趨勢，所測植物綠峰位置和紅谷位置發(fā)生紅移的取樣數(shù)均各占總?cè)訑?shù)的83％。結(jié)果說明挑選出來的這些特征參

6、數(shù)與環(huán)境粉塵污染程度之間存在相關(guān)性，大氣粉塵污染對園林植物的光譜反射率有比較明顯的影響。
　　 (4)采用光譜特征參數(shù)與葉片單位葉面積滯塵量所構(gòu)建的一元回歸關(guān)系不顯著(R2＜0.3);將喬灌草反射光譜參數(shù)放在一起與葉片單位葉面積滯塵量所構(gòu)建的多元線性逐步回歸模型效果也較差(R2＜0.6);而將喬木與灌草的反射光譜參數(shù)分別與葉片單位葉面積滯塵量構(gòu)建的多元線性逐步回歸模型達(dá)顯著水平，其中灌木一階導(dǎo)數(shù)、喬木一階導(dǎo)數(shù)與單位葉面積滯塵量所