ASD | 從光化學植被指數(shù)和葉片色素估算葉片光合能力

【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系的一個關鍵概念就是光合成分（即光收集，光化學和生化成分）的協(xié)調調節(jié)。為了檢驗該假設，作者在生長季測量了水稻地葉片氮含量（N_Leaf），葉片光合色素（即葉綠素（Chl_Leaf），類胡蘿卜素（Car_Leaf）和葉黃素（Xan_Leaf））以及葉片光合能力（即1,5-二磷酸核酮糖（RuBP）在25℃被羧化（V_cmax25）和再生（J_max25）的最大速率）的季節(jié)性變化。同時還調查了N_Leaf，葉片光合色素，晴天中午的葉片光化學植被指數(shù)（PRI_Leaf,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V_cmax25和J_max25）。Chl_Leaf與V_cmax25和J_max25高度相關（R²分別為0.89和0.87），優(yōu)于N_Leaf（R²分別為0.80和0.85）。PRI_Leaf,noon與葉片色素的產物也與V_cmax25高度相關（R²=0.95-0.96）。而且葉綠素a和Car_Leaf的產物可以很好地替代V_cmax25?？偠灾?，該研究支持了以前的發(fā)現(xiàn)，即葉綠素含量與V_cmax25的相關性比葉氮含量更好。而且，將PRI_Leaf,noon與葉片色素（即Chl_Leaf，Car_Leaf和Xan_Leaf）結合起來，為估算葉片光合能力（即V_cmax25）提供了另一種方法。這些發(fā)現(xiàn)支持了光合組分協(xié)調調節(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年由南京大學國際地球系統(tǒng)科學研究所（ESSI，NJU）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）。

【結果】

2016年生長季水稻中Chl_Leaf與Car_Leaf（紅點）和Xan_Leaf（黃色十字）的相關性（a），Car_Leaf與Chl_Leaf比率（b）以及Xan_Leaf與Chl_Leaf比率（c）的季節(jié)性變化。

葉片（a）葉綠素a含量（Chl_aLeaf，μg cm^?2），（b）葉綠素b含量（Chl_bLeaf，μg cm^?2），（c）Chl_Leaf（μg cm^?2）與N_area（g m^?2）之間的關系以及（d）葉綠素-氮與N_area比率（Chl-N:?N_area）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標準差，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（V_cmax25和J_max25）之間的相關系數(shù)。

2016年生長季成熟（中部）葉片V_cmax25（μmol m^?2s^?1）與a）Chl_Leaf（μg cm^?2），b）N_mass（g g^?1），c）N_area（g m^?2），d）Car_Leaf（μg cm^?2），e）Xan_Leaf（μg cm^?2）之間的關系和J_max25與f）Chl_Leaf（μg cm^?2），g）N_mass（g g^?1），h）N_area（g m^?2），i）Car_Leaf（μg cm^?2），j）Xan_Leaf（μg cm^?2）之間的關系。

2016年水稻地植物中部葉片V_cmax25與a）PRI_Leaf,noon；b）Chl_aLeaf?*Car_Leaf；c）PRI_Leaf,?noon* Xan_Leaf；d）PRI_{Leaf, noon}* Car_Leaf；e）PRI_Leaf,?noon* Chl_Leaf；f）PRI_Leaf,noon*（Chl_Leaf?+Car_Leaf）之間的關系。

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