全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 34 卷 第 2 期摇 摇 2014 年 1 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
连续免耕对不同质地稻田土壤理化性质的影响 龚冬琴,吕摇 军 (239)…………………………………………
下辽河平原景观格局脆弱性及空间关联格局 孙才志,闫晓露,钟敬秋 (247)……………………………………
完全水淹环境中光照和溶氧对喜旱莲子草表型可塑性的影响 许建平,张小萍,曾摇 波,等 (258)……………
赤潮过程中“藻鄄菌冶关系研究进展 周摇 进,陈国福,朱小山,等 (269)……………………………………………
盐湖微微型浮游植物多样性研究进展 王家利,王摇 芳 (282)……………………………………………………
臭氧胁迫对植物主要生理功能的影响 列淦文,叶龙华,薛摇 立 (294)……………………………………………
啮齿动物分子系统地理学研究进展 刘摇 铸,徐艳春,戎摇 可,等 (307)…………………………………………
生态系统服务制图研究进展 张立伟,傅伯杰 (316)………………………………………………………………
个体与基础生态
NaCl胁迫下沙枣幼苗生长和阳离子吸收、运输与分配特性 刘正祥,张华新,杨秀艳,等 (326)………………
不同生境吉首蒲儿根叶片形态和叶绿素荧光特征的比较 向摇 芬,周摇 强,田向荣,等 (337)…………………
小麦 LAI鄄2000 观测值对辐亮度变化的响应 王摇 龑,田庆久,孙绍杰,等 (345)…………………………………
K+、Cr6+对网纹藤壶幼虫发育和存活的影响 胡煜峰,严摇 涛,曹文浩,等 (353)…………………………………
马铃薯甲虫成虫田间扩散规律 李摇 超,彭摇 赫,程登发,等 (359)………………………………………………
种群、群落和生态系统
莱州湾及黄河口水域鱼类群落结构的季节变化 孙鹏飞,单秀娟,吴摇 强,等 (367)……………………………
黄海中南部不同断面鱼类群落结构及其多样性 单秀娟,陈云龙,戴芳群,等 (377)……………………………
苏南地区湖泊群的富营养化状态比较及指标阈值判定分析 陈小华,李小平,王菲菲,等 (390)………………
盐城淤泥质潮滩湿地潮沟发育及其对米草扩张的影响 侯明行,刘红玉,张华兵 (400)…………………………
江苏省农作物最大光能利用率时空特征及影响因子 康婷婷,高摇 苹,居为民,等 (410)………………………
1961—2010 年潜在干旱对我国夏玉米产量影响的模拟分析 曹摇 阳,杨摇 婕,熊摇 伟,等 (421)………………
黑龙江省 20 世纪森林变化及对氧气释放量的影响 张丽娟,姜春艳,马摇 骏,等 (430)…………………………
松嫩草原不同演替阶段大型土壤动物功能类群特征 李晓强,殷秀琴, 孙立娜 (442)…………………………
小兴安岭 6 种森林类型土壤微生物量的季节变化特征 刘摇 纯,刘延坤,金光泽 (451)…………………………
景观、区域和全球生态
黄淮海地区干旱变化特征及其对气候变化的响应 徐建文,居摇 辉,刘摇 勤,等 (460)…………………………
我国西南地区风速变化及其影响因素 张志斌,杨摇 莹,张小平,等 (471)………………………………………
青海湖流域矮嵩草草甸土壤有机碳密度分布特征 曹生奎,陈克龙,曹广超,等 (482)…………………………
基于生命周期评价的上海市水稻生产的碳足迹 曹黎明,李茂柏,王新其,等 (491)……………………………
研究简报
荒漠草原区柠条固沙人工林地表草本植被季节变化特征 刘任涛,柴永青,徐摇 坤,等 (500)…………………
跨地带土壤置换实验研究 靳英华,许嘉巍 ,秦丽杰 (509)………………………………………………………
SWAT模型对景观格局变化的敏感性分析———以丹江口库区老灌河流域为例
魏摇 冲,宋摇 轩,陈摇 杰 (517)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*288*zh*P* ￥ 90郾 00*1510*29*
室室室室室室室室室室室室室室
2014鄄01
封面图说: 高原盐湖———中国是世界上盐湖分布比较稠密的国家,主要分布在高寒的青藏高原以及干旱半干旱地区的新疆、内
蒙古一带。 尽管盐湖生态环境极端恶劣,但它们依然是陆地特别是高原生态系统中十分重要的组成部分。 微微型
浮游植物通常是指粒径在 0. 2—3 滋m之间的光合自养型浮游生物。 微微型浮游植物不仅是海洋生态系统中生物量
和生产力的最重要贡献者,也是盐湖生态系统最重要的组成部分。 研究显示,水体矿化度是影响微微型浮游植物平
面分布及群落结构组成的重要因子,光照、营养成分和温度等也会影响盐湖水体中微微型浮游植物平面分布及群落
结构组成(详见 P282)。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 34 卷第 2 期
2014年 1月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.2
Jan.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:高分应用技术中心实验验证先期攻关资助项目(30鄄Y20A01鄄 9003鄄 12 / 13); 全球变化研究国家重大科学研究计划项目课题资助项目
(2010CB951503)
收稿日期:2013鄄04鄄30; 摇 摇 修订日期:2013鄄08鄄19
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: tianqj@ nju.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201304300871
王龑,田庆久,孙绍杰,魏宏伟.小麦 LAI鄄2000观测值对辐亮度变化的响应.生态学报,2014,34(2):345鄄352.
Wang Y, Tian Q J, Sun S J, Wei H W.Response of change of wheat LAI measured with LAI鄄 2000 to the radiance.Acta Ecologica Sinica,2014,34(2):
345鄄352.
小麦 LAI鄄 2000观测值对辐亮度变化的响应
王摇 龑1,2,田庆久1,2,*,孙绍杰1,2,魏宏伟1,2
(1. 南京大学国际地球系统科学研究所, 南京摇 210023; 2.江苏省地理信息技术重点实验室, 南京摇 210023)
摘要:利用 LAI鄄2000植物冠层分析仪和 ASD光谱仪,通过固定点拔节期冬小麦叶面积指数(LAI)观测实验和同步光谱辐亮度
实验,测量了晴天条件下,固定点冬小麦从中午至傍晚 24个不同时刻的 LAI值及对应的辐亮度。 继之分析了此段时间内测得
的定点冬小麦 LAI值分别与对应时刻可见光和近红外谱段的天空光辐亮度、总辐亮度和太阳直射辐亮度值之间的相关性。 结
果表明,无论波长小于 490nm的谱段,还是波长大于 490 nm的谱段,LAI与天空光辐亮度、总辐亮度和太阳直射辐亮度都呈负
相关,相关系数(R2)高达 0.8左右;尤其 LAI与天空光辐亮度的负相关性最高,这种相关性随着波长的增大而减小。 LAI 与各
谱段天空光辐亮度的相关性特征可为 LAI鄄2000晴天观测的 LAI值归一化修正处理提供一种新思路和技术途径,以消除太阳直
射光的影响,从而解决 LAI鄄2000只能在晴天观测的局限性,拓展 LAI鄄2000在晴天观测条件下的适用性。
关键词:LAI鄄2000;冬小麦;LAI;辐亮度;光谱
Response of change of wheat LAI measured with LAI鄄2000 to the radiance
WANG Yan1,2, TIAN Qingjiu1,2,*, SUN Shaojie1,2, WEI Hongwei1,2
1 International Institute for Earth System Science, Nanjing University, Nanjing 210023,China
2 Jiangsu Provincial Key Laboratory of Geographic Information Science and Technology, Nanjing University, Nanjing 210023,China
Abstract: The radiance from the sun and the sky is varying with solar altitude angle, and the solar altitude angle is varying
with time. That is to say the radiance is varying with time. The LAI鄄2000 measures the canopy light interception at five view
angles using a “fisheye冶 optical sensor. From all the above, it can be inferred that the LAI is related to the radiance. And
then, a fixed plot observation experiment of winter wheat was conducted from 12:15 to 17:40 on sunny with LAI鄄2000 plant
canopy analyzer and ASD spectrometer to explain that inference. In this experiment, the wheat LAI and the radiance were
measured continuously at 24 different moments which were corresponding to 24 different solar altitude angles. And then the
wheat LAI measured at different moments was computed with FV鄄2200. The total radiance and sky radiance was got by ASD
spectrometer. After that, the direct solar radiance was got by the total radiance subtracting the sky radiance. Next, the
radiance in 380—430 nm spectrum region, 430—470 nm spectrum region, 470—490 nm spectrum region, 500—560 nm
spectrum region, 620—760 nm spectrum region and 760—1000 nm spectrum region were extracted. At last, the correlation
between wheat LAI and the sky radiance, the total radiance and the direct solar radiance was separately analyzed at different
spectrum regions. The results of the study showed that either in spectrum regions below 490 nm or above 490 nm, the R2
between LAI and the sky radiance, the total radiance and the direct solar radiance were all high which were up to 0.8. In
addition, the R2 between LAI and the sky radiance was highest among each spectrum regions, while the R2 between LAI and
the direct solar was lowest. Moreover, the R2 between LAI and the sky radiance decreased with the increasing of
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wavelength, while the R2 between LAI and the total radiance and the direct solar radiance increased with the increasing of
wavelength. And the results of the study also showed that LAI鄄 2000 would be affected greatly by the direct sunlight and
caused large error on sunny condition. Therefore, it is necessary that the LAI measured on sunny condition should be
corrected. This research provided a thought and a technological approach for the normalization and correction of the LAI
measured with LAI鄄2000 on sunny condition. And then the influence of the direct sunlight could be eliminated, which was
benefit of getting over the limits of weather condition for LAI鄄2000忆s use, and the suitability of using LAI鄄2000 under sunny
condition could also be expanded.
Key Words: LAI鄄2000; winter wheat; LAI; radiance; spectrum
摇 摇 叶面积指数(Leaf Area Index, LAI)通常定义为
单位地表面积上的叶子表面积总和的一半[1]。 作物
叶面积指数是反映作物长势和预报作物产量的一个
重要农学参数[2],准确获取该数据,可以为作物长势
监测、作物识别、单产预测甚至粮食产量的估算提供
有效的数据源[3鄄4]。 太阳辐射是地球大气系统最重
要的能量来源,对小麦、水稻等作物的生长发育起着
重要的作用,辐亮度是太阳辐射能量的表征,因此研
究辐亮度及 LAI 的动态变化及两者的关系,对作物
的种植培育等具有指导意义。
目前国内外的研究,很多都是研究植被 LAI 的
季节变化或年变化等长时间序列变化趋势,如孙建
文等[5]和 Wasseige等[6]的研究等;或者只是研究太
阳辐射季节变化或年变化等长时间序列变化趋势及
日变化等短时间变化趋势,如 Kevin 等[7]和 Ali等[8]
的研究;或者研究植被冠层其他理化参数如消光系
数等的短时间变化特征,如王谦等[9]的研究;而针对
短时间内植被 LAI与对应时刻的太阳辐射的关系研
究较少。
本研究以拔节期冬小麦为研究对象,进行固定
点冬小麦 LAI晴天观测实验和同步光谱辐亮度观测
实验。 研究了晴天从中午至傍晚序列观测的 LAI 值
与对应各时刻各谱段辐亮度的相关性。 研究分析了
LAI鄄2000观测的小麦 LAI 对总辐射亮度、直射光辐
亮度和天空光辐射亮度的响应特征,可为晴天观测
LAI值进行归一化修正处理提供新的思路和途径。
1摇 地面观测实验
本实验测量时间为 2012 年 3 月 31 日 12:15—
17:40,测量地点位于安徽省滁州市来安县水口镇空
旷的麦地一固定点(32毅18忆43.87义; 118毅26忆22.32义),
此麦地的冬小麦品种是扬麦,株型是直立型。 当天
大气稳定,晴朗无云,能见度 20 km以上。
地面观测实验包括两部分:定点冬小麦 LAI 观
测和定点附近地面光谱辐亮度观测。 两部分观测实
验同步进行,每隔 10—20 min 同步采集一次光谱数
据和 LAI数据。
1.1摇 定点冬小麦 LAI观测实验
本实验使用美国 LI鄄COR 公司生产的 LAI鄄 2000
植物冠层分析仪测量拔节期小麦 LAI。 LAI鄄 2000 使
用一个“鱼眼冶镜头将半球视野范围内的光线折射到
光电感应器上,感应器被分为 5 个同心圆环,当光线
折射到感应器上时,每一个感应器所检测的角度范
围都不同,它们所检测的光线是经过过滤的,只对波
长小于 490 nm 的光线响应———因为在这个范围里
的光线受叶片的反射及折射最小[10]。 滤光片使得
叶簇相对其光亮的天空背景,表现为黑色,每个感应
器的输出值即 B值与环带上被天空光照亮部分即 A
值呈比例的。 测量中采取 A 值(天空光) 、B 值(冠
层下方) 分开测量,然后经过计算即可得到 LAI值。
为了提高观测精度,在空旷的麦地里,选择冬小
麦长势均匀、密度高且均匀的平坦样地[11]。 以定点
(32毅18忆43. 87义; 118毅 26忆22. 32义)为基准点,将 LAI鄄
2000的光学探头水平放置,然后用小木桩将探头位
置固定下来。 每隔 10—20 min 测量 1 次,每次都是
先将探头抬到约 1 m高度,确保鱼眼镜头水平,测量
1个 A值,然后迅速将探头水平放置在之前固定的
位置,连续测量 2 个 B 值,两者经运算后即可得到
LAI值。
测量过程中应注意:(1)测量时使用 270毅的遮
盖帽;(2)测量时保持鱼眼镜头水平;(3)背对阳光
进行测量,遮挡住阳光和操作者本身;(4)对小麦冠
层进行遮阴处理。
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1.2摇 地面光谱观测实验
本实 验 采 用 从 美 国 引 进 的 背 挂 式 ASD
FieldSpec鄄FR地物光谱仪,具有较高的抽样间隔和光
谱分辨率,采样速度快、操作简单、存储容量大等特
点,该仪器通过软硬件自动为每个测量光谱实现暗
光谱更新,其主要技术指标见表 1。 仪器探头视场角
有 25毅和 5毅,本次实验采用 5毅探头,以防止探测范围
超出参考板而对结果造成影响,实验状况如图 1 所
示。 测量要求在大气比较稳定的时段内,每个测量
过程分为两部分,包括用挡板挡掉太阳直射辐照的
漫射辐亮度和在无遮挡的情况下的总辐亮度,后者
与前者之差即太阳直射光谱辐亮度。
表 1摇 ASD FieldSpec鄄FR地物光谱仪的主要性能指标
Table 1摇 The main performance index of ASD FieldSpec鄄FR spectrometer
项目 Item 指标 Index
探测器 Detector
350—1050 nm,低噪声 512阵元 PDA;
1000—1800 nm及 1800—2500 nm,两
个 INGaAs探测器单元
波长范围
Wavelength range 350—2500 nm
光谱分辨率
Spectral resolution
350—1050 nm 为 3.5 nm;1000—2500
nm为 10 nm
光谱采样间隔
Spectrum sampling interval
350—1050 nm 为 1. 4nm;1000—2500
nm为 2 nm
采样频率
Sampling frequency 10次 / s
在冬小麦 LAI 观测实验的定点(32毅18忆43.87义;
118毅26忆22.32义)附近空旷地方,先将仪器按图 1A 架
好,将参考板平放在地面上,探头固定在三角架上,
调整探头方向使其垂直于参考板所在平面,自然光
照射时测量 1次总辐亮度,记为 E;然后迅速用挡板遮
住太阳直射光使阴影盖过参考板(图 1B),再测 1次太
阳漫射辐亮度,记为 Es;两者之差 E鄄Es即太阳直射光
谱辐亮度,每隔 10—20 min重复 1次上述实验。
测量过程中应注意:(1)保持探头不动,以防改
变光线进入探头的入射角;(2)每次测量记录 5 条光
谱曲线(每隔 0.1 s采集 1条曲线),计算时取 5 条曲
线的平均值,以避免偶然误差对结果的影响;(3)测
量人员应着深色衣服,并尽可能远离参考板;(4)测
量地点应选择远离高层建筑物的空旷地。
2摇 数据处理
2.1摇 定点冬小麦 LAI数据处理
摇 摇 将每次测量的 2个 B值分别与本次测量的 A值
图 1摇 光谱观测实验示意图
Fig.1摇 Diagram of the spectrum experiment
配对计算得到 2个 LAI,然后取平均作为该时间点对
应的定点冬小麦 LAI值。 考虑到天顶角最大的 A值
第 5 圈数据可能存在地物遮挡影响,以及相对严重
的蓝光多次散射影响,本研究仅用 LAI鄄 2000 的 1—4
圈数据计算 LAI。 计算结果如表 2。 由于定点冬小
麦 LAI 测点及其附近的小麦长势较好,且处于拔节
期,因此 LAI值较大。 此外,由表 2 可知不同时刻测
得的 LAI也有一定的差异。
2.2摇 地面辐亮度数据处理
将每次测量的 5 条辐亮度曲线取平均,作为最
终对应的辐亮度值。 经处理后的总辐射亮度、天空
光辐射亮度和两者之差即太阳直射辐亮度分别如图
2所示。 然后分别计算出紫光谱段(380—430 nm)、
743摇 2期 摇 摇 摇 王龑摇 等:小麦 LAI鄄2000观测值对辐亮度变化的响应 摇
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蓝光谱段(430—470 nm)、青光谱段(470—490 nm)、
绿光谱段(500—560 nm)、红光谱段(620—760 nm)
和近红外谱段(760—1000 nm)的辐亮度。
表 2摇 每次测量对应的时间( time)和叶面积指数(LAI)
Table 2摇 Times and LAI for each measurement
时间
Time
叶面积指数
LAI
时间
Time
叶面积指数
LAI
时间
Time
叶面积指数
LAI
时间
Time
叶面积指数
LAI
12:18 5.66 13:55 6.03 15:38 6.74 16:52 6.84
12:38 5.44 14:11 5.97 15:52 6.58 17:06 7.52
12:56 5.99 14:33 5.51 16:08 6.67 17:14 7.94
13:15 5.80 14:51 6.26 16:19 6.51 17:24 7.26
13:25 5.57 15:07 6.29 16:31 6.72 17:31 7.78
13:40 5.85 15:25 5.98 16:41 7.04 17:38 7.69
图 2摇 不同时刻辐亮度
Fig.2摇 The radiance at different momoents
摇 摇 由图 2 可知,太阳光谱的峰值波长在一天中随
着时间变化有规律地移动,这与杨希峰[12]等的研究
结果是一致的。 总体上,从中午到傍晚,三者均在不
断减小,除了强吸收部分,三者在可见光波段较大,
随着波长增大,三者均变小,至 2350 nm处几乎为 0。
3摇 结果与分析
LAI鄄2000植被冠层分析仪的基本测量原理是基
于叶面积与植被冠层透射率的关系,通过测量光线
透过冠层时被削弱的程度来推导植被冠层的叶片数
量,从而得到植被冠层 LAI[10]。 由此可以看出,LAI鄄
2000观测的 LAI大小由透过冠层的天空光辐射透过
率和观测天顶角决定。 然而,在本定点控制实验中,
由于同一天每次观测和计算的实验标准相同,并且
计算时采用相同的观测天顶角,因此相对变化的条
件只有太阳辐射强度的变化。 由此可知太阳辐射的
变化引起了 LAI鄄 2000 观测的 LAI 值的变化。 在地
球大气上界接受的太阳辐射基本由地理纬度决定,
此外还受到太阳常数以及日地平均距离的影响,其
长期变化非常小[13]。 但是到达地球表面太阳辐射
的变化则相对很大,这是因为某一地区在不同时段
大气对太阳辐射的吸收和散射作用存在差异。 而辐
亮度是太阳辐射能量的表征,因此,本研究通过连续
进行不同时刻的辐亮度观测来分析不同时刻的太阳
辐射差异,并结合定点小麦 LAI 同步控制观测实验
来定性分析辐亮度变化引起的定点小麦 LAI变化。
由图 2知,不同谱段的辐亮度存在着较明显的
差异,且 LAI鄄2000传感器只对波长小于490 nm的光
线响应,因此本研究取观测时间段内 ( 12: 15—
17:40)紫光谱段(380—430 nm)、蓝光谱段(430—
470nm)、和青光谱段(470—490nm)的天空光辐亮
843 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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图 3摇 各个时刻观测的小麦 LAI与紫光谱段(380—430 nm)、蓝
光谱段(430—470 nm)和青光谱段(470—490nm)辐亮度线性回
归分析
Fig.3摇 The linear regression between wheat LAI measured at
each moment and the radiance in purple spectrum region,blue
spectrum region and cyan spectrum region
度、总辐亮度和太阳直射辐亮度来分别研究其与对
应每个时刻观测的定点小麦 LAI 值之间的相关性,
结果如图 3所示。
由图 3 可知,在紫光谱段、蓝光谱段和青光谱
段,LAI与天空光辐亮度、总辐亮度和太阳直射辐亮
度都呈负相关,具体的相关系数如表 3 所示。 这说
明从中午到傍晚,随着时间的变化,太阳高度角逐渐
减小,太阳辐射能量不断减弱,而小麦 LAI 值则逐渐
增大。 这主要是因为,中午太阳高度角最大,太阳辐
射能量最强,进入 LAI鄄 2000 传感器的太阳直射光比
例较大,导致了 LAI鄄2000 观测的 LAI 值偏小。 而随
着太阳高度角的减小,辐射能量减弱,进入 LAI鄄 2000
传感器的太阳直射光比例减小,使得 LAI鄄 2000 观测
的小麦 LAI 值受太阳直射光的影响越来越小,从而
LAI鄄2000测得的小麦 LAI 值逐渐增大。 至傍晚,太
阳落山,没有太阳直射光的影响,基本完全处于天空
光条件,这是比较理想的观测条件,因此 LAI鄄 2000
观测的 LAI值最佳且最大,这与 Sylvain[14]等的研究
结果是一致的。 观测时间段内(12:00—17:40)辐亮
度与 LAI的相关系数 R2如表 3、图 4所示。
由表 3 和图 4 可以看出,对于波长小于 490 nm
的谱段,天空光辐亮度与 LAI 的相关系数 R2在紫光
谱段最大,随后随着波长的增大而减小。 这是因为
LAI鄄2000感应器所检测的光线是经过过滤的,对波
长小于 490 nm 的光线响应[15鄄16]。 而 LAI 与各谱段
总辐亮度、太阳直射辐亮度的相关系数 R2均随着波
长的增大而增大。 另外,由图 4 还可以直观看出,在
每个谱段,辐亮度与 LAI的相关系数都是:天空光辐
亮度>总辐射亮度>太阳直射辐亮度,这是由于 LAI鄄
2000主要是通过测量天空散射光透过率来计算 LAI
的,因此 LAI鄄2000观测的 LAI 值与天空光辐亮度相
关性较大。 而且这些规律也很充分的解释了使用
LAI鄄2000观测 LAI最好选择在天空光较稳定的阴天
或晴天日出前、日落后的原因。
另外,这里取 24个观测时刻对应的可见光谱段
(350—490 nm) 天空光辐亮度分别与绿光谱段
(500—560 nm)、红光谱段(620—760 nm)和近红外
谱段(760—1000 nm)天空光辐亮度建立关系如图 5
所示。 由图 5可以看出,波长小于 490 nm 的天空光
辐亮度与绿光谱段、红光谱段和近红外谱段的辐亮
度呈高正相关,相关系数接近 1。 而又由图 3 和表 3
943摇 2期 摇 摇 摇 王龑摇 等:小麦 LAI鄄2000观测值对辐亮度变化的响应 摇
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知,波长小于 490 nm 谱段的天空光辐亮度均与 LAI
高度负相关。 据此,基于 LAI鄄 2000 测得的小麦 LAI
数据,还研究了 LAI与波长大于 490 nm波段的辐亮
度的相关性,如图 6所示。
表 3摇 LAI与可见光和近红外各谱段辐亮度的相关系数(R2)统计表
Table 3摇 Coefficients of determination (R2) between LAI and radiance in each visible and near infrared spectrum region
辐亮度
Radiance
紫光
Purple
蓝光
Blue
青光
Cyan
绿光
Green
红光
Red
近红外
Near infrared
天空光辐亮度 Sky radiance 0.875 0.874 0.872 0.870 0.863 0.863
总辐亮度 Total radiance 0.818 0.826 0.829 0.834 0.844 0.852
太阳直射辐亮度 Direct solar radiance 0.776 0.796 0.805 0.814 0.832 0.842
图 4摇 LAI与各谱段辐亮度的相关系数(R2)随波长变化图
Fig.4摇 Variation with wavelength about coefficients of
determination ( R2 ) between LAI and radiance in each
spectrum region
图 5摇 各个时刻观测的 350鄄490 nm谱段辐亮度分别与绿光谱段
(500—560 nm)、红光谱段(620—760 nm)和近红外谱段(760—
1000 nm)天空光辐亮度之间的相关关系
Fig.5摇 Relationship between radiances in the range of 350—490
nm and the radiance in green spectrum region, red spectrum
region and near infrared spectrum region for each moment
由表 3和图 6 可以看出,当波长大于 490 nm 时,各
个谱段仍有以下特征:LAI 与天空光辐亮度的相关
系数 R2随着波长的增大而减小;LAI 与总辐亮度和
太阳直射辐亮度的相关系数 R2均随着波长的增大而
增大;在每个谱段,LAI 与辐亮度的相关系数都表现
为:天空光辐亮度>总辐射亮度>太阳直射辐亮度。
4摇 结论和讨论
(1)晴天条件下,波长小于 490 nm 和大于 490
nm的各个谱段都有:LAI与总辐亮度、直射光辐亮度
和天空光辐亮度都呈负相关,相关系数(R2)高达 0.8
左右,其大小为:天空光辐亮度>总辐射亮度>太阳直
射辐亮度;且 LAI 与各谱段天空光辐亮度的相关性
随着波长的增大而减小;而 LAI 与各谱段总辐亮度、
太阳直射辐亮的相关性则均随着波长的增大而增
大。 验证了 LAI鄄 2000 主要通过测量天空光来推导
LAI的原理,同时也揭示了晴天条件下,LAI鄄 2000 会
受到较大的太阳直射光的影响,从而带来 LAI 测量
误差。 因此,晴天进行 LAI观测时,需要对不同时间
观测的 LAI值进行归一化修正等处理。 可根据 LAI
与天空光辐亮度的相关性,并结合不同时间观测的
LAI值与日落后观测的 LAI 值对 LAI 值进行归一化
修正处理,从而消除太阳直射光的影响,可用于解决
LAI鄄2000只能在晴天日出前和日落后观测的局限
性,拓展 LAI鄄2000在晴天观测条件下的适用性和有
效性。
(2)尽管本研究是基于中午至下午时间段的定
点小麦 LAI观测实验和同步光谱辐亮度实验,但 LAI
和辐亮度随时间的变化特征以及两者的相关性特征
可以推广到早上至中午。
摇 摇 (3)本研究是基于一个品种、一个生育期(拔节
053 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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图 6摇 各个时刻观测的小麦 LAI 分别与绿光谱段( 500—560
nm)、红光谱段(620—760 nm)和近红外谱段(760—1000 nm)辐
亮度线性回归分析
Fig.6摇 The linear regression between wheat LAI measured at
each moment and the radiance in green spectrum region, red
spectrum region and near infrared spectrum region
期)的冬小麦定点 LAI观测实验,并且选择的定点小
麦密度较高,因此测得的 LAI 值范围比同时期其他
小麦的 LAI 值范围偏大。 所以,在外推到其他品种
小麦其他生长期、不同密度或者外推到其他植被类
型时,还应结合相应植被本身的特性以及物候、生长
等情况进一步系统研究。
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253 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 34,No. 2 Jan. ,2014(Semimonthly)
CONTENTS
Frontiers and Comprehensive Review
Effects of soil texture on variations of paddy soil physical and chemical properties under continuous no tillage
GONG Dongqin,L譈 Jun (239)
………………………
………………………………………………………………………………………………………
Evaluation of the landscape patterns vulnerability and analysis of spatial correlation patterns in the lower reaches of Liaohe River
Plain SUN Caizhi, YAN Xiaolu,ZHONG Jingqiu (247)……………………………………………………………………………
Effects of light and dissolved oxygen on the phenotypic plasticity of Alternanthera philoxeroides in submergence conditions
XU Jianping, ZHANG Xiaoping, ZENG Bo, et al (258)
……………
……………………………………………………………………………
A review of the relationship between algae and bacteria in harmful algal blooms
ZHOU Jin, CHEN Guofu,ZHU Xiaoshan, et al (269)
………………………………………………………
………………………………………………………………………………
Biodiversity and research progress on picophytoplankton in saline lakes WANG Jiali, WANG Fang (282)……………………………
Effects of ozone stress on major plant physiological functions LIE Ganwen, YE Longhua, XUE Li (294)……………………………
The current progress in rodents molecular phylogeography LIU Zhu, XU Yanchun, RONG Ke, et al (307)…………………………
The progress in ecosystem services mapping: a review ZHANG Liwei, FU Bojie (316)………………………………………………
Autecology & Fundamentals
Growth, and cationic absorption, transportation and allocation of Elaeagnus angustifolia seedlings under NaCl stress
LIU Zhengxiang, ZHANG Huaxin, YANG Xiuyan, et al (326)
…………………
……………………………………………………………………
Leaf morphology and PS域chlorophyll fluorescence parameters in leaves of Sinosenecio jishouensis in Different Habitats
XIANG Fen, ZHOU Qiang,TIAN Xiangrong, et al (337)
………………
…………………………………………………………………………
Response of change of wheat LAI measured with LAI鄄2000 to the radiance
WANG Yan, TIAN Qingjiu, SUN Shaojie, et al (345)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of K+ and Cr6+ on larval development and survival rate of the acorn barnacle Balanus reticulatus
HU Yufeng, YAN Tao, CAO Wenhao, et al (353)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Diffusion of colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata, adults in field LI Chao, PENG He, CHENG Dengfa, et al (359)……
Population, Community and Ecosystem
Seasonal variations in fish community structure in the Laizhou Bay and the Yellow River Estuary
SUN Pengfei, SHAN Xiujuan, WU Qiang, et al (367)
……………………………………
……………………………………………………………………………
Variations in fish community structure and diversity in the sections of the central and southern Yellow Sea
SHAN Xiujuan, CHEN Yunlong, DAI Fangqun, et al (377)
……………………………
………………………………………………………………………
Research on the difference in eutrophication state and indicator threshold value determination among lakes in the Southern Jiangsu
Province, China CHEN Xiaohua, LI Xiaoping, WANG Feifei,et al (390)………………………………………………………
Effection of tidal creek system on the expansion of the invasive Spartina in the coastal wetland of Yancheng
HOU Minghang, LIU Hongyu, ZHANG Huabing (400)
…………………………
……………………………………………………………………………
The spatial and temporal variations of maximum light use efficiency and possible driving factors of Croplands in Jiangsu Province
KANG Tingting, GAO Ping, JU Weimin, et al (410)
……
………………………………………………………………………………
Simulation of summer maize yield influenced by potential drought in China during 1961—2010
CAO Yang,YANG Jie, XIONG Wei,et al (421)
………………………………………
……………………………………………………………………………………
Forest change and its impact on the quantity of oxygen release in Heilongjiang Province during the Past Century
ZHANG Lijuan,JIANG Chunyan,MA Jun,et al (430)
……………………
………………………………………………………………………………
Soil macro鄄faunal guild characteristics at different successional stages in the Songnen grassland of China
LI Xiaoqiang, YIN Xiuqin, SUN Lina (442)
……………………………
………………………………………………………………………………………
Seasonal dynamics of soil microbial biomass in six forest types in Xiaoxing忆an Mountains, China
LIU Chun, LIU Yankun, JIN Guangze (451)
……………………………………
………………………………………………………………………………………
Landscape, Regional and Global Ecology
Variation of drought and regional response to climate change in Huang鄄Huai鄄Hai Plain XU Jianwen,JU Hui,LIU Qin,et al (460)…
Wind speed changes and its influencing factors in Southwestern China
ZHANG Zhibin,YANG Ying,ZHANG Xiaoping,et al (471)
…………………………………………………………………
………………………………………………………………………
Characteristics of soil carbon density distribution of the Kobresia humilis meadow in the Qinghai Lake basin
CAO Shengkui, CHEN Kelong, CAO Guangchao, et al (482)
…………………………
……………………………………………………………………
Life cycle assessment of carbon footprint for rice production in Shanghai CAO Liming, LI Maobai, WANG Xinqi, et al (491)………
Research Notes
Seasonal changes of ground vegetation characteristics under artificial Caragana intermedia plantations with age in desert steppe
LIU Rentao, CHAI Yongqing, XU Kun, et al (500)
……
………………………………………………………………………………
The experimental study on trans鄄regional soil replacement JIN Yinghua,XU Jiawei,QIN Lijie (509)…………………………………
Sensitivity analysis of swat model on changes of landscape pattern: a case study from Lao Guanhe Watershed in Danjiangkou
Reservoir Area WEI Chong, SONG Xuan, CHEN Jie (517)………………………………………………………………………
625 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34 卷摇
《生态学报》2014 年征订启事
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争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索生态学奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,
促进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
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