ASD | 從光化學(xué)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(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(yàn)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(jìn)行的，該站點(diǎn)是2015年由南京大學(xué)國際地球系統(tǒng)科學(xué)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）。
2016年生長季水稻中ChlLeaf與CarLeaf（紅點(diǎn)）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(dú)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(qiáng)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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