土壤重金属污染是指土壤中重金属元素含量明显高于其自然背景值,并造成生态破坏和环境质量恶化的现象。近几年我国土壤重金属污染问题越来越严重,矿山的大量开采,工业化和城市化的快速发展以及环保措施的滞后,导致我国农田土壤污染日趋严重,严重威胁着人民群众的生命安全和健康。铜是植物生长发育必须的微量营养元素,它在调整蛋白质构成、参与光合作用、线粒体的呼吸作用和细胞壁的新陈代谢等方面起着重要作用。铜具有积累性会在植物体内累积,植物体内铜含量过高会影响植物正常的代谢功能,进而对植物的养分吸收、生长和产量、品质产生危害。近年来遥感技术的发展为快速准确提取土壤重金属元素含量提供了新的途径。高光谱地物识别是基于地物光谱的指纹效应,可用来评价土壤性质的细微差别。本文以试验为例,研究在土壤铜的胁迫下植物的生长状况及植物叶片光谱的变化规律,并建立叶片实测元素含量与叶片光谱特征参数之间的拟合关系,通过叶片光谱及其特征参数反演叶片金属元素含量。结果表明:(1)通过对空心菜宏观特征的描述,当铜处理浓度达到1000 mg/kg时,会出现明显的Cu胁迫现象,抑制生长作用明显;(2)通过叶绿素浸提实验,确定浸提液为95%乙醇与纯丙酮,两者体积比为1:2,浸提时间18 h,提取效果较好;用叶绿素含量与叶铜含量拟合分析时,得出叶绿素a的拟合效果最好,相关系数达到0.854和0.923。可以得到复合、增长、指数、逻辑函数曲线等模型;(3)重金属铜在空心菜不同部位的积累特征为根>茎>叶,随着铜浓度的增加,各部位含铜量也逐渐增加。两组空心菜的富集系数最大时达到:2.4859和2.3342,最小时为0.2648和0.2595,两者相差十几倍,而两组空心菜的转运系数基本上都呈下降趋势;(4)通过对FieldSpec光谱数据进行分析,得出青边、绿峰、黄边、红谷、红边、近红外、谷1和谷2这八个具有代表意义的特征波段;通过相关性分析及位移量的考察等,得出红边波段位置Xi与叶铜含量的相关性最大,第一批空心菜(GL)得到复合、幂、S、增长、指数、逻辑函数曲线等模型,拟合优度值为0.901;第二批空心菜得到二次、三次函数曲线等模型,拟合优度值为0.920;(5)通过对红透山矿区的地物波谱和TM遥感影像的分析,当植被被重金属胁迫时,“红边”位置均出现大于10 nm的“蓝移”现象,采用适当的方法可以很好地将矿化区与背景区植被区分开来,即通过对影像数据的解译,可以明显区分健康植被和重金属胁迫的植被。