铅及其复合污染对灰化苔草胁迫的光谱响应研究

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1、分类号：K903密级：_____________学校代码：10414学号：2012010157Hu茁呷忽犬学硕士研究生学位论文铅及其复合污染对灰化苔草胁迫的光谱响应研究•r'-■'^Jj,u'.yTheHyperspectralResponseofCarexcinerascenstoPbandcombinedPollutionStress宋鹏飞院所：地理与环境学院导师姓名：倪才英学科专业：自然地理学研究方向：湿地生态污染与修复二〇一五年六月本人声明所呈交的学位谂文是本人在导e捨导泛•亏工怍芡取得

2、的研究成果。据我所知，除了文中特别加以#注今致案玲竣方f,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成杲，4不i含为获得或其池教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同二4的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并录课题来源国家自然科学基金地区项目“优势植物灰化苔草对鄱阳湖湿地重金属污染的高光谱响应”（编号：41061037）资助。ThisresearchwassponsoredbytheNationalNaturalScienceFoundationofRegionalProje

3、cts(No.4161037),whichnamed“TheHyperspectralResponseofDominantPlantCarexcinerascenstoHeavyMentalPollutionStressinPoyangLakeWetland”.摘要随着工业化、城镇化进程的加快和社会经济的飞速发展，我国土壤和水体重金属污染问题日益严重，并已严重危害到人类的健康和生态环境的可持续发展。本文以鄱阳湖自然湿地优势植物灰化苔草和重金属污染物Pb为研究对象，在南矶山湿地建立野外实验田，监测

4、灰化苔草在整个培养期内（包括苗期、伸长期和成熟期），不同Pb和Pb、Cu、Zn复合浓度下光谱参数（包括蓝谷位置与深度、绿峰位置与峰值、红谷位置与深度、红边位置、红边峰值、红边斜率、红边归一化植被指数(NDVI705)、近红外反射坪反射率平均值(R750-1250)）的变化，研究灰化苔草对Pb及其复合污染的高光谱响应，结果表明：1、单一Pb污染的试验浓度为0、500、1000、1500、2000mg/kg：（1）在单一Pb试验浓度范围内，灰化苔草在整个培养期内未出现枯亡现象，即其对Pb的耐性上限超

5、过2000mg/kg；（2）随着添加Pb浓度的升高，灰化苔草叶片Pb含量与土壤有效态Pb含量均逐渐升高；并且灰化苔草叶片SPAD值（代表叶绿素的相对含量）呈现明显降低的趋势；（3）灰化苔草叶片在Pb胁迫下敏感光谱波段与特征参数为：550nm附近的绿峰峰值，495nm附近的蓝谷深度，675nm附近的红谷深度，725nm附近的红边峰值和红边斜率，750～1250nm范围内的R750-1250；灰化苔草在整个培养期内，蓝谷深度、红谷深度、红边峰值、红边斜率、NDVI705和R750-1250均与叶片P

6、b含量之间保持负的相关性，绿峰峰值与叶片Pb含量保持正相关性；（4）灰化苔草在整个培养期内，蓝谷深度、红谷深度、红边峰值、红边斜率、NDVI705和R750-1250与叶片SPAD值的变化规律相对一致，即随着时间的推移，都呈现逐渐降低的趋势；（5）通过分析灰化苔草叶片光谱参数在整个培养期内的变化过程，发现Pb污染下灰化苔草最佳监测生育期为灰化苔草的伸长期。2、PbCu复合污染的试验范围浓度为0、Pb400/Cu100、Pb400/Cu200、Pb600/Cu200、Pb800/Cu100mg/k

7、g：（1）随着添加Pb、Cu浓度的增加，灰化苔草叶片和土壤有效态Pb、Cu含量总体上呈现上升的趋势；（2）Pb浓度的升高对叶片和土壤有效态Cu含量的影响不大，故Cu的胁迫作用占据PbCu复合污染的主导地位；I（3）在整个培养期内，叶片和土壤重金属含量、叶片叶绿素含量、各项光谱参数随添加Pb、Cu浓度的变化而变化的规律不明显，规律性不强。3、PbZn复合污染的试验范围浓度为0、Pb400/Zn400、Pb600/Zn600mg/kg：（1）灰化苔草叶片和土壤有效态重金属含量随着Pb、Zn添加浓度的

8、升高而升高，叶片SPAD值逐渐降低；（2）伸长期的光谱数据较其他生育期敏感，故为灰化苔草在PbZn复合胁迫的最佳监测生育期，其中红边峰值和红边斜率较其他光谱特征值更为敏感，可作为监测光谱特征参数。4、PbCuZn复合污染的试验浓度为0、Pb200/Cu100/Zn200、Pb200/Cu200/Zn200、Pb200/Cu200Zn600、Pb400/Cu100/Zn800、Pb400/Cu200/Zn600、Pb600/Cu100/Zn600mg/kg，结果表明所有监测光谱指标随添加浓度的变化