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酸雨已经成为全球最严重的环境问题之一,其不仅会引起土壤和水体的酸化,也会危害植物健康、造成森林退化。但目前仍缺乏有效手段来监测酸雨胁迫下的植物生理和生态过程变化。与传统方法相比,高光谱遥感和叶绿素荧光分析技术具有无损、快捷和成本相对较低等优点,为监测酸雨胁迫对植物的影响提供了有效工具。本文以我国亚热带典型树种青冈(Quercus glauca)为研究对象,通过模拟硫酸型酸雨(sulfuric acid rain,SAR)和硝酸型酸雨(sulfiuric acid rain,SAR)的长期大棚受控实验,探讨了酸雨对青冈叶片的高光谱和叶绿素荧光影响特征。大棚受控实验设有四个酸雨梯度,分别为pH 5.6、4.5、3.0和2.0,其中pH5.6作为对照组。受控实验共计417天,期间共获得了 15期高光谱和14期荧光数据,并测量了相应的株高和基径数据。研究结果表明:(1)青冈叶片在500-660 nm区间内的光谱信息对酸雨胁迫的响应显著,基于酸胁迫的敏感波段,构建的高光谱绿峰面积指数(green peak area index,GPAI)可以有效反映青冈受酸雨影响的程度。相对于对照组(pH5.6),pH4.5水平的轻度酸雨对青冈有促进作用,其中轻度硝酸型酸雨的促进作用比硫酸型更加明显;中度硫酸型酸雨(pH3.0)对青冈的影响由最初的促进在喷酸300天左右变为抑制,而中度硝酸型酸雨在整个实验期间总体表现为对青冈的轻微抑制;重度酸雨(pH2.0)对青冈有明显的抑制作用,且随着喷酸时间抑制作用不断加强,从实验后期GPAI差值的大小来看,重度硫酸型酸雨的抑制作用较硝酸型酸雨更明显。(2)酸雨胁迫下,青冈叶片的叶绿素荧光变化显著,可以用来指示酸雨对青冈的胁迫。对指示植物光合能力和光保护能力的叶绿素荧光参数Fv/Fm和NPQ的分析结果表明,相对于对照组,轻度硫酸型酸雨(pH4.5)胁迫下青冈的Fv/Fm和NPQ参数值随着喷酸时间的增加而升高,表明轻度硫酸型酸雨对青冈的光合能力具有促进作用,且促进作用随喷酸时间不断增强,从最终Fv/Fm和NPQ差值大小来看,轻度硝酸型酸雨比硫酸型酸雨的促进作用更为明显;喷酸220天左右,中度硫酸型酸雨胁迫(pH3.0)下的Fv/Fm和NPQ差值由正变负,表明其对青冈光合能力的影响由促进变为抑制,而中度硝酸型酸雨对青冈的促进和抑制作用随喷酸时间的增加交替出现,Fv/Fm和NPQ差值表明pH3.0硝酸型酸雨对青冈总体影响较小;重度酸雨胁迫(pH2.0)下Fv/Fm和NPQ差值在喷酸初期即为负值,且随喷酸时间快速下降,说明强酸在开始就对青冈PSII反应中心造成损伤,使其失活而影响光合作用过程,对青冈表现出明显的抑制作用,随着喷酸时间的增加,抑制作用不断加强,与硝酸型酸雨相比,重度硫酸型酸雨对青冈的抑制作用更明显。(3)从青冈的生长参数株高和基径的变化可知,短期的酸雨胁迫对青冈生长量的影响不明显,随着喷酸时间的增加,在实验的中、后期,不同酸雨梯度下的青冈幼苗生长差异开始变得显著。实验结束时,pH4.5硫酸型和硝酸型酸雨胁迫下的青冈幼苗的株高和基径均高于对照组(pH5.6);pH3.0硫酸型酸雨下的青冈株高和基径与对照组相比差异不明显,但是要略低于对照组,而pH3.0硝酸型酸雨下的青冈株高和基径均略低于pH5.6处理组;pH2.0的硫酸型和硝酸型酸雨则使得实验结束时青冈幼苗的株高和基径低于对照组。对比硫酸型和硝酸型酸雨下的青冈株高和基径可以发现,在实验后期,硝酸型酸雨下的青冈株高和基径均高于硫酸型酸雨的,说明与硝酸型酸雨相比,硫酸型酸雨对青冈生长的抑制作用更明显。(4)综合分析两种类型不同梯度的酸雨胁迫下青冈的高光谱和荧光响应可以发现,高光谱指数GPAI差值以及叶绿素荧光参数Fv/Fm和NPQ差值在指示酸雨对青冈的胁迫上具有良好的一致性,且与实验结束时不同酸雨胁迫下青冈的株高和基径情况吻合,说明高光谱和荧光可以有效、准确的指示酸雨胁迫对青冈的影响。总之,高光谱信息和叶绿素荧光可以用来指示不同类型、不同强度的酸雨对青冈的影响。本研究为以后在更大的区域尺度上监测植被酸胁迫提供了理论基础和科学参考,对研究酸雨胁迫下植被和生态系统的恢复具有重要意义。