在水生物种间,叶片反射率比生理性状更能替代叶经济谱

来源: 时间:2022-01-06 14:20:38 浏览次数:

作者的主要结果显示了水生植物的叶片反射率和叶经济谱(结构和生物化学)之间的联系,因此设想遥感在将水生植物功能多样性分析的细节提高到区域和物种尺度发挥关键作用。

湿地植物是水生生态系统多样性的关键参与者,但对其物种间和物种内功能性状的变异性的了解仍然有限。遥感是不同尺度上表征植物性状的高通量、可行的选择,前提是用一致的经验数据校准光谱模型,但现有应用偏向于陆生植物。作者在不同的物候阶段、季节和环境条件下从温带地区常见的六种浮游和挺生水生植物物种中取样,并测量了叶片反射率(400-2500nm)和叶片性状(光生理、色素和结构)。作者探索了最佳光谱波段组合,并为选定的性状建立了基于非参数反射率的模型,最终展示了航空高光谱数据如何捕捉水生植物的时空变异性。


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测量了所有水生植物物种的叶光生理参数(a)和叶经济谱(b)的前两个主成分的双标图,分别由色素含量和叶结构性状表示。作为数据解释的视觉指导,将一个物种的最小凸多边形分组上所有点覆盖在两个图上。alpha:全链电子传输的最大量子产率;ETRmax:PSII的最大电子传输速率;Ik:PSII的理论饱和光强度;Fv_Fm:PSII光化学效率;qP:光化学猝灭系数;qN:非光化学猝灭系数;CaS:叶绿素a含量;CbS:叶绿素b含量;Cxc:总类胡萝卜素含量;Ca_Cb:叶绿素a与叶绿素b的比例;Cab_Cxc:叶绿素与类胡萝卜素的比例;DMC:叶片干物质含量;LMA:单位面积叶质量


作者的主要发现是结构性状(叶片干物质含量、单位面积叶片质量)和生化性状(叶绿素a含量、叶绿素与类胡萝卜素的比例)可以通过水生植物叶片反射率来替代(归一化误差低于17%)。另一方面,基于反射率的光生理性状模型的性能存在很大差异,具体取决于水生植物种类和目标参数。


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覆盖的全光谱范围(400-2500 nm),统计上显着(p < 0.01,Bonferroni校正)NDSI 与叶光生理参数的相关性在所有采样的水生植物物种(N = 324)上测量。


作者的主要结果显示了水生植物的叶片反射率和叶经济谱(结构和生物化学)之间的联系,因此设想遥感在将水生植物功能多样性分析的细节提高到区域和物种尺度发挥关键作用。同时,作者强调了在高环境异质性下建立反射率与光合性能的一般联系有一些困难,这可能会开辟进一步的研究方向。


来源:Plant Methods.Leaf reflectance can surrogate foliar economics better than physiological traits across macrophyte species.Paolo Villa, Rossano Bolpagni, Monica Pinardi & Viktor R. Tóth

https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-021-00816-4