【摘 要】
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入侵植物互花米草具有较高的可塑性、资源获取和资源利用效率,可以通过改变自身的特性来适应环境条件的变化,达到不断扩散入侵的目的。因此,探究不同生境条件下互花米草叶片对环境的适应性,并寻求一种能够快速准确的实现对不同环境条件下互花米草叶片性状快速测定的方法,对于滨海湿地的互花米草管理具有非常重要的意义。本研究以盐城滨海湿地的互花米草为研究对象,探究不同生境下(不同入侵年限以及干扰程度),互花米草的叶片
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入侵植物互花米草具有较高的可塑性、资源获取和资源利用效率,可以通过改变自身的特性来适应环境条件的变化,达到不断扩散入侵的目的。因此,探究不同生境条件下互花米草叶片对环境的适应性,并寻求一种能够快速准确的实现对不同环境条件下互花米草叶片性状快速测定的方法,对于滨海湿地的互花米草管理具有非常重要的意义。本研究以盐城滨海湿地的互花米草为研究对象,探究不同生境下(不同入侵年限以及干扰程度),互花米草的叶片形态性状(叶长、叶宽、叶厚、叶面积)、叶片生理性状(叶绿素含量、总氮、总磷、含水率、总碳)、叶片结构性状(单叶鲜重、单叶干重、比叶面积、碳氮比、碳磷比、氮磷比)的变化规律;结合高光谱技术,建立主要叶片功能性状的反演模型,实现对互花米草叶片功能性状精准预测;同时测定了土壤总氮、总磷、盐度、总碳、有机质、碳氮比、碳磷比、氮磷比,以探究影响叶片功能性状的关键土壤因子,结果表明:(1)互花米草叶片功能性状受不同入侵年限以及不同干扰程度的影响较大。单叶鲜重、叶厚、比叶面积、总氮、总碳与入侵时间成正比;叶长、叶宽、鲜重、叶厚、氮磷比等与干扰程度成反比,比叶面积则与干扰程度成正比。对互花米草叶片功能性状的相关性分析可知,叶长、叶宽、叶厚之间具有较强的正相关关系;单叶鲜重、干重以及氮磷比之间呈正相关,叶片干重与比叶面积呈负相关,碳氮比与氮磷比也存在较为显著的负相关关系。叶片生理性状以及生理性状与形态性状之间的相关性较弱,而叶片结构性状和生理性状以及形态性状之间具有较强的相关性。(2)不同性状与高光谱数据对应的敏感波段存在差异。其中,原始光谱反射率与单叶鲜重显著相关的波段主要分布于近红外波段,与相对叶绿素含量和总氮含量等显著相关的敏感波段则位于可见光波段;与总磷以及氮磷比相关性则较弱。对于一阶微分光谱数据,相关性比较复杂,敏感波段既存在于可见光波段,又存在于近红外波段,显著相关的波段远多于原始高光谱反射率,因此,一阶微分光谱数据与功能性状之间的相关性更强。综合比较不同性状不同模型的结果,发现基于一阶微分光谱数据建立的随机森林模型相较于支持向量机和BP神经网络两种模型具有更好的稳定性和准确性。(3)入侵年限以及干扰程度均会对土壤因子产生影响。土壤养分几乎呈现随着入侵年限的增加而增加的趋势,并且土壤养分还呈现出随着干扰程度的增加而降低的特点。通过土壤因子对互花米草叶片功能性状的全子集多元回归分析发现,土壤盐度是影响互花米草叶片的单叶鲜重、叶宽、叶厚、相对叶绿素含量、总磷、总碳、叶片含水率、比叶面积、碳磷比、氮磷比的关键因子;土壤碳磷比是影响叶片的单叶鲜重、叶长、总氮、含水率以及比叶面积的关键因子;叶长和比叶面积对土壤总氮含量也高度敏感;土壤总磷含量则是影响互花米草叶片的叶宽、总氮、含水率、叶干重、比叶面积、碳磷比以及氮磷比的关键因子;土壤碳氮比对于比叶面积以及叶片氮磷比则至关重要;此外,土壤含水率则是叶片含水率以及叶片建成成本的关键影响因子。综上所述,土壤盐度、含水率、总磷含量、以及碳磷比是影响其互花米草叶片功能性状的关键因子。
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