论文部分内容阅读
土壤重金属污染是当前环境保护领域所面临的主要问题之一,而由此导致的农作物重金属污染也急需解决,因此准确、实时监测重金属污染是非常有必要的。遥感作为评估农作物重金属胁迫水平的一种有效工具,可以实现大范围监测,随着卫星技术的发展,各种尺度的遥感数据层出不穷,监测农作物重金属胁迫的最优尺度仍然是未知的。本研究围绕水稻重金属胁迫展开,针对最优尺度这一重要科学问题,借助比值分析、统计分析等方法,比较不同空间尺度下水稻重金属胁迫的水平,确定监测重金属胁迫的最优尺度。研究区为湖南省株洲市株洲县的水稻种植区,获取该区域的土壤及水稻重金属含量数据、水稻生长特定时期的叶面积指数(leaf area index,LAI)和气象数据等;同时获取相近时期的卫星遥感影像,即高分一号(GF-1)2m、8m、16m和环境一号(HJ-1)30m空间分辨率的遥感数据。通过遥感数据与作物生长模型(World Food Studies,WOFOST)相结合并进行数据的处理与分析,探讨遥感监测水稻重金属的最优尺度问题。论文的研究工作及主要结论如下:(1)重金属胁迫会引起水稻生理参数发生变化,选取监测水稻重金属胁迫的敏感指标至关重要。为了准确评估重金属胁迫水平,本研究建立了一个新的重金属胁迫监测指标,即水稻穗重与水稻根重的质量比(the mass ratio of rice storage organs and roots,SORMR);结果表明SORMR能有效的监测水稻重金属胁迫情况;(2)通过比较分析高分一号(GF-1)2m、8m、16m和环境一号(HJ-1)30m空间分辨率遥感数据的计算结果,结合根重(dry weight of roots,WRT)、穗重(dry weight of storage organs,WSO)和质量比SORMR三个指标来判断监测水稻重金属胁迫的适宜尺度和最优尺度;(3)实验研究发现:不同空间分辨率的遥感数据对重金属胁迫评估效果不同,高分一号(GF-1)的8m和16m影像更适合于监测水稻的重金属胁迫水平,即8m和16m均为监测水稻的重金属胁迫的适宜尺度,其中16m为监测水稻重金属胁迫的最优尺度。