草甸草原光能利用率反演研究——以呼倫貝爾市謝爾塔拉鎮(zhèn)為例.pdf

1、光能利用率被用來表示植物通過光合作用將所截獲或吸收的能量轉(zhuǎn)化為有機(jī)干物質(zhì)的效率，它不僅是植被光合作用的重要概念，更是研究草地生態(tài)系統(tǒng)不同尺度的總第一性生產(chǎn)力(GPP)、凈第一性生產(chǎn)力(NPP)估算模型的重要參數(shù)之一。本文通過地面遙感手段、箱法-氣相色譜法、渦度相關(guān)技術(shù)(EC)等多種方法獲取光能利用率，避免以往利用光能利用率模型（主要是廣泛使用的CASA模型）獲取光能利用率的不確定性，能夠準(zhǔn)確的獲取不同植被類型的光能利用率，進(jìn)而為估算GP

2、P和NPP提供了更好更精確的手段。根據(jù)光化學(xué)植被指數(shù)與光能利用率LUE的生理機(jī)制可知，其在直接估算LUE方面具有很大的潛力，但是這一過程也受到其他很多因素的影響，PRI除了與葉黃素的脫環(huán)氧化有關(guān)系，還與植物的葉綠素濃度高低和含量多少，葉肉結(jié)構(gòu)層數(shù)，以及水分和干物質(zhì)的含量多少有關(guān)系，所以對(duì)光化學(xué)植被指數(shù)進(jìn)行了矯正，使其能夠更敏感的反映光能利用率。利用地面控制點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，建立了關(guān)于SR-PRI（矯正后的簡(jiǎn)單比值光化學(xué)植被指數(shù)）的LUE模型

3、，并結(jié)合中分辨率MODIS遙感影像，在GIS和RS的支持下，計(jì)算了謝爾塔拉鎮(zhèn)草甸草原的光能利用率LUE值，并分析了謝爾塔拉鎮(zhèn)光能利用率的空間分布特征。主要的研究結(jié)果為:
　　(1)經(jīng)過對(duì)2008年的野外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析，主要是關(guān)于Prospect-SAIL模型的參數(shù)數(shù)據(jù)，確定了適合于草甸草原的Prospect-SAIL模型參數(shù)。葉肉結(jié)構(gòu)N，葉綠素濃度Cab、水分含量Cw和干物質(zhì)濃度Cm四個(gè)輸入?yún)?shù)值分別為1.45、36.9098u

4、g/cm2、0.01478645g/cm2、0.00948945g/cm2。
　　(2)PRI與SR-PRI分別與LUE建立關(guān)系模型，通過對(duì)比分析可知，在LUE較低（LUE值小于0.126441％）時(shí)，SR-PRI過高的估計(jì)了531nm處反射率對(duì)LUE的影響;而LUE較高(LUE值大于1.015146％)時(shí)，PRI又過低的估計(jì)了531nm處反射率對(duì)LUE的影響。但是實(shí)驗(yàn)中的光能利用率值大部分都在0.126441％～1.015146

5、％之間，所以SR-PRI能準(zhǔn)確的反映531nm處反射率的變化，進(jìn)而靈敏的準(zhǔn)確的反映LUE的變化。
　　(3)利用中分辨率MODIS遙感影像，經(jīng)過幾何精校正和云掩膜處理，結(jié)合矯正后的光化學(xué)植被指數(shù)SR-PRI與LUE建立的模型，對(duì)光能利用率進(jìn)行反演，獲得了謝爾塔拉鎮(zhèn)草甸草原光能利用率的空間分布。LUE值范圍為-0.3498％～3.085％，負(fù)值部分可能由于靠近海拉爾市區(qū)所導(dǎo)致，謝爾塔拉鎮(zhèn)的光能利用率空間分布總體上呈高緯度的東北部地區(qū)