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ASD | 從光化學(xué)植被指數(shù)和葉片色素估算葉片光合能力

瀏覽次數(shù):1659 發(fā)布日期:2020-9-1  來源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)

【摘要】最近研究發(fā)現(xiàn),在混合落葉闊葉林中,相比于葉片氮含量,葉綠素含量可以更好地指示葉片的光合能力。葉片光合能力與葉綠素含量之間關(guān)系的一個關(guān)鍵概念就是光合成分(即光收集,光化學(xué)和生化成分)的協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)。為了檢驗該假設(shè),作者在生長季測量了水稻地葉片氮含量(NLeaf),葉片光合色素(即葉綠素(ChlLeaf),類胡蘿卜素(CarLeaf)和葉黃素(XanLeaf))以及葉片光合能力(即1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)在25℃被羧化(Vcmax25)和再生(Jmax25)的最大速率)的季節(jié)性變化。同時還調(diào)查了NLeaf,葉片光合色素,晴天中午的葉片光化學(xué)植被指數(shù)(PRILeaf,noon)的有效性及其可能的組合,以估算水稻地的葉片光合能力(即Vcmax25和Jmax25)。ChlLeaf與Vcmax25和Jmax25高度相關(guān)(R2分別為0.89和0.87),優(yōu)于NLeaf(R2分別為0.80和0.85)。PRILeaf,noon與葉片色素的產(chǎn)物也與Vcmax25高度相關(guān)(R2=0.95-0.96)。而且葉綠素a和CarLeaf的產(chǎn)物可以很好地替代Vcmax25。總而言之,該研究支持了以前的發(fā)現(xiàn),即葉綠素含量與Vcmax25的相關(guān)性比葉氮含量更好。而且,將PRILeaf,noon與葉片色素(即ChlLeaf,CarLeaf和XanLeaf)結(jié)合起來,為估算葉片光合能力(即Vcmax25)提供了另一種方法。這些發(fā)現(xiàn)支持了光合組分協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)的假說,且有助于利用遙感數(shù)據(jù)估算葉片的光合能力。

【樣地描述】
樣地調(diào)查是在江蘇省句容市(31°9′ N,119°1′ E)進行的,該站點是2015年由南京大學(xué)國際地球系統(tǒng)科學(xué)研究所(ESSINJU)成立的。

【葉片光譜反射率測量】
在2016.8.25-11.11,利用ASD FieldSpec3光譜儀每周一次于8:00,10:00,12:00,14:00和16:00測量3個代表性植物的3個葉片樣品(頂部,中部和底部)的光譜反射率(350-2500 nm)。

 
2016年生長季水稻中ChlLeaf與CarLeaf(紅點)和XanLeaf(黃色十字)的相關(guān)性(a),CarLeaf與ChlLeaf比率(b)以及XanLeaf與ChlLeaf比率(c)的季節(jié)性變化。
葉片(a)葉綠素a含量(ChlaLeaf,μg cm−2),(b)葉綠素b含量(ChlbLeaf,μg cm−2),(c)ChlLeaf(μg cm−2)與Narea(g m−2)之間的關(guān)系以及(d)葉綠素-氮與Narea比率(Chl-N: Narea)的季節(jié)性變化。
2016.8.25-11.02中午(12:00左右)測得的水稻葉片光譜反射率的平均值,±1標(biāo)準(zhǔn)差,最小值和最大值(a)。全波段(b)和可見光波段(c)葉片光譜反射率與光合能力(Vcmax25和Jmax25)之間的相關(guān)系數(shù)。

2016年生長季成熟(中部)葉片Vcmax25(μmol m−2s−1)與a)ChlLeaf(μg cm−2),b)Nmass(g g−1),c)Narea(g m−2),d)CarLeaf(μg cm−2),e)XanLeaf(μg cm−2)之間的關(guān)系和Jmax25與f)ChlLeaf(μg cm−2),g)Nmass(g g−1),h)Narea(g m−2),i)CarLeaf(μg cm−2),j)XanLeaf(μg cm−2)之間的關(guān)系。

2016年水稻地植物中部葉片Vcmax25與a)PRILeaf,noon;b)ChlaLeaf *CarLeaf;c)PRILeaf, noon* XanLeaf;d)PRILeaf, noon* CarLeaf;e)PRILeaf, noon* ChlLeaf;f)PRILeaf,noon*(ChlLeaf +CarLeaf)之間的關(guān)系。

【結(jié)論】作者于2016年生長季測量了水稻地葉片光合能力(Vcmax25和Jmax25),NLeaf,葉片光合色素(即ChlLeaf,CarLeaf和XanLeaf)以及葉片光譜反射率。主要結(jié)論如下:
(1)該研究支持前人的發(fā)現(xiàn),在水稻地中ChlLeaf與Vcmax25和Jmax25高度相關(guān)(R2分別為0.89和0.87),優(yōu)于NLeaf(R2分別為0.80和0.85)。
(2)將PRILeaf, noon與葉片色素(即ChlLeaf,CarLeaf和XanLeaf)結(jié)合起來,為估算葉片光合能力(即Vcmax25)提供了另一種方法。本研究中,與單獨利用葉片色素含量或PRILeaf,noon相比,這些組合與Vcmax25的相關(guān)性更好。PRILeaf, noon*(ChlLeaf+ CarLeaf)與Vcmax25(R2=0.9644)有著很強的相關(guān)性。
(3)Vcmax25與PRI,葉片光合色素或其組合的相關(guān)性支持了光合成分(包括光收集,光化學(xué)和生化成分)協(xié)調(diào)調(diào)節(jié)的假設(shè)。

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