NO_2胁迫下园林植物叶片含N量及光谱特征研究

【摘要】随着环境污染问题的日益严峻,我国面临着前所未有的环境治理压力,而导致其诸多环境污染问题的重要根源之一就是大气中大量的氮氧化物污染。本研究通过对13种常见的园林绿化植物N02静态人工熏气下的受害症状进行观察和叶片的含氮量与其光谱反射率进行测定,评价了植物对N02污染的抗性及净化等级,建立了基于高光谱的植物叶片含氮量的反演模型,以期为污染区园林绿化树种的选择和植物叶片含氮量的实时、无损检测提供依据。研究结果如下：(1)13种植物在NO2胁迫处理后的受害症状首先会在叶片上表现出来,且各种植物在不同的时间间隔所表现出的受害症状各不相同。叶片的受害主要是以叶脉间区的受害为主,其受害症状首先是以黄褐色斑点为主,而随着熏气时间的延长,部分植物叶片黄褐色的斑点边缘会逐步扩散,在部分植物的叶片上会出现棕褐色的斑块。(2)13种园林绿化植物在N02抗性上的差异很大,反映出了它们对N02胁迫的敏感性差异。可将13种园林绿化植物的抗性强弱分为4级：高抗性的物种有夹竹桃(Neriumindicum)和刺槐(Robiniapseudoacacia);中抗性的物种有杜鹃(Rhododendronsimsii)、麦冬(Ophiopogonjaponicus)和构树(Broussonetiapapyrifera);中敏感的物种有石楠(Photiniaserratifolia)、红瑞木(Cornusalba)、吉祥草(Reineckeacarnea)、朴树(Celtissinensis)和美国红枫(Acerrubrum);而高敏感的植物物种有女贞(Ligustrumlucidum)、樟树(Cinnamomumcamphora)和栾树(Koelreuteriapaniculata)。(3)13种园林绿化植物对NO2的吸收净化能力各不相同,聚类分析表明可将这些植物对大气中氮的净化能力分为4级：吸污能力弱的植物物种有女贞、美国红枫和红瑞木；吸污能力较弱的植物物种有夹竹桃、朴树、石楠和麦冬；吸污能力较强的物种较多共有5种,分别为樟树、吉祥草、杜鹃、刺槐和构树；吸污净化能力最强是栾树。(4)综合考虑植物抗性和吸污能力,13种园林绿化树种在N02胁迫下的适宜性评价如下：适宜种为杜鹃、刺槐、构树,较适宜种为夹竹桃、麦冬,较不适宜种为吉祥草、樟树、栾树,不适宜种为女贞、美国红枫、红瑞木、朴树、石楠。(5)在所有的单变量拟合方程中,NO2胁迫下植物叶片含氮量与微分光谱之间的相关系数比含氮量与原始、倒数、对数及高光谱特征参数之间的相关性高,因此,为更好地反映植物叶片含氮量的光谱特性,应优先采用微分光谱变换法对光谱数据进行处理。(6)通过多元线性拟合可得到以微分光谱为自变量的13种植物的最佳反演模型,说明,对于每种植物以微分光谱为自变量的多元线性拟合方程要优于其他形式的拟合方程。而按乔木和灌草类型拟合的多元线性方程则分别是以原始光谱为自变量和以对数光谱为自变量的拟合方程最优。(7)通过对每种植物叶片含氮量所对应的最优单变量回归模型和最优多元线性回归模型之间的比较,发现其最优的估测模型均为多元线性回归方程。可见由多个光谱波长的组合来估测植物叶片含氮量比只用一个自变量进行预测更为有效、更符合实际结果。各种植物NO2胁迫下叶片含氮量的最优估测模型如下：构树：y=9.399-15816.059*p”583-6620.931*p”456-604.738#p”870-826.415*p”403；朴树：y=33.092-18353.589*p”573+2515.012*p”707-6726.558*p”635；刺槐：y=29.467+5267.717*p”627-5602.890*p”687+2980.222*p”685+1825.581*p”517；女贞：y=16.869+14054.170*p”520-291.167*p”852；樟树：y=25.536+4758.658*p’663-1366.454*p’832；栾树：y=21.095+663.168*p’729+1552.237*p’83l-974.348*p’800；美国红枫：y=30.394-5523.751*p”541+9041.992*p”793+13368.538*p”534；乔木汇总：y=30.504+1076.270*p437-5602.922*p706-767.279*p680+5633.500*p705+66.398*p756；杜鹃：y=16.678-5826.036*p’419-359.768*p’729+2646.423*p’404-1386.630p’651；夹竹桃：y=27.623+2491.556*p”717-4807.945*p”615；石楠：y=21.084+2258.184*p”870+5358.266*p”690+850.728*p”843;红瑞木：y=17.859+11873.488*p”524-2943.608*p”791+7622.635*p”556+3036.098*p”843+488.521*p”878；吉祥草：y=15.55-10727.94*p”643-21982.501*p”483-2322.693*p”416+225.942*p”712；麦冬：y=24.017+14337.906*p”501-12011.753*p”559+5127.170*p”638；灌草汇总：y=24.669-84.664*log10(p711)+35.786*log10(p461)+83.89*log10(p717)-32.606*log10(p569)。
【作者】张梦；
【导师】周志翔；
【作者基本信息】华中农业大学，园林植物与观赏园艺，2014，硕士
【关键词】熏气实验；抗性等级；净化等级；高光谱遥感；特征光谱；反演模型；

【参考文献】
[1]应力天.基于元胞自动机的城市路段混合交通流建模与仿真[D].北京交通大学,2008.
[2]陈奕辉.论我国夫妻债务制度的缺陷及其完善[D].华侨大学,法律,2013,硕士.
[3]杨民.利用氧化去芳化策略实现多种杂环化合物的合成[D].华东师范大学,有机化学,2014,博士.
[4]刘健豪.空中加油航路规划的最优化研究[D].复旦大学,飞行器设计,2012,硕士.
[5]黄宝昌.热—力耦合作用下复合材料单搭接接头破坏行为研究[D].大连理工大学,工程力学,2013,硕士.
[6]尹玥.我国离婚损害赔偿制度研究[D].首都经济贸易大学,民商法学,2013,硕士.
[7]李昳.中国与加拿大高中物理教材习题编制的比较研究[D].山东师范大学,学科教学（专业学位）,2013,硕士.
[8]程容.四川省宜宾市绿地系统规划研究[D].四川农业大学,2004.
[9]张文涛,王成山.基于概率神经网络的电压暂态扰动分类[J].电力系统自动化,2007,18:34-38.
[10]吴晓南.商业银行资产证券化研究[D].天津大学,企业管理,2004,硕士.
[11]李永强.CCS-B激光焊三明治板在低温下的材性试验及弯曲效应数值分析[D].兰州理工大学,结构工程,2013,硕士.
[12]庞宇.结合城市发展战略的中国园林展规划探讨[D].北京建筑大学,建筑与土木工程,2012,硕士.
[13]邵忠喜,韩德东,周维江,梁迎春.机械式光栅拼接稳定性全闭环控制技术研究[J].机械工程学报.
[14]杨淑英.双馈型风力发电变流器及其控制[D].合肥工业大学,2007.
[15]陈媛.余国藩《西游记》英译本中深度翻译的应用[D].华中师范大学,英语语言文学,2013,硕士.
[16]王烁.基于陌生化理论的高中美术鉴赏课教学之研究[D].首都师范大学,学科教学,2014,硕士.
[17]黄克,朱朝辉.电炉负荷微机显示系统[J].冶金自动化,1992,02:55-56.
[18]王海涛.基于LEACH协议的无线传感器网络路由算法及密钥管理研究[D].湖南大学,计算机应用技术,2011,硕士.
[19]谭婧.碳信息披露对企业价值的作用机理与测度研究[D].兰州理工大学,会计学,2012,硕士.
[20]林海波,沈剑辉,向艳慧,刘富,薛立新.熔融模压制备PVDF/石墨烯复合材料及其性能研究[J].工程塑料应用,2013,09:4-9.
[21]方斌.磷酸酯化聚乙烯醇的制备及其体外模拟生物矿化研究[D].华中科技大学,高分子化学与物理,2013,硕士.
[22]姜梦晶.遗传算法模型和二次规划算法在投资组合最优化中的应用[D].兰州大学,应用统计（专业学位）,2013,硕士.
[23]王颖.任务型教学在高中英语阅读课中的应用[D].河北师范大学,学科教学,2014,硕士.
[24]孟凡梅.快递员工作压力对工作绩效影响的研究[D].哈尔滨工业大学,企业管理,2013,硕士.
[25]马越峰,李凡,陈平.基于程序源代码的设计模式自动发现技术研究[J].计算机科学,2005,06:181-184.
[26]刘孟国.123例中国结节性硬化症患者TSC1和TSC2突变分析[D].复旦大学,皮肤病与性病学,2012,硕士.
[27]陈春辉.咳喘宁对哮喘大鼠肺组织趋化素样因子1表达的影响[D].湖南中医药大学,中医儿科学（专业学位）,2014,硕士.
[28]蒋美仙,冯定忠,赵晏林,禹美凤.基于改进Fishbone的物流仓库布局优化[J].系统工程理论与实践,2013,11:2920-2929.
[29]段新民.矿井提升绕线式异步电动机串电阻起动过程计算[J].电气工程应用.1987(04)
[30]汪文珺.从中国文化视角探析肖邦的“诗性”[D].沈阳师范大学,音乐学,2013,硕士.
[31]刘雅婧.汉赋中的时间研究[D].河北师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[32]林海波,伍振毅,黄卫民,徐红,张雪娜.工业废水电化学处理技术的进展及其发展方向[J].化工进展,2008,02:223-230.
[33]周锦强.含苯胺四聚体的嵌段共聚物合成及对碳纳米管的修饰[D].华中科技大学,高分子化学与物理,2013,硕士.
[34]张志军,杨磊,王静,李金辉,牟玉枝.数据仓库技术在企业管理决策支持系统中的应用[J].山东建筑工程学院学报,2004,02:58-60.
[35]罗利红.超声声孔效应增敏兔VX_2肿瘤化疗效果的实验研究[D].南方医科大学,影像医学与核医学,2012,硕士.
[36]欧阳密,付志艳,吕晓静,陈欢乐,胡彬,夏旭峰,张诚.偶联噻吩引入对三苯胺成膜性提高及电致变色性能增强(英文)[J].物理化学学报,2013,05:996-1002.
[37]刘远,HipleKeithW,方志耕,袁文峰.复杂产品供应链质量控制方案递阶决策模型[J].控制与决策,2012,11:1685-1693.
[38]成丹.中国东部地区城市化对极端温度及区域气候变化的影响[D].南京大学,气象学,2013,硕士.
[39]赵国伟.骨髓间充质干细胞对兔肝脏缺血再灌注损伤定向促修复作用的研究[D].辽宁医学院,外科学,2012,硕士.
[40]李竞楠.功能翻译理论框架下的本地化翻译研究[D].河南科技大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[41]戚扬.Web数据挖掘、信息采集技术研究及在网络新闻自动抓取中的应用[D].浙江工业大学,2012.
[42]李强迪.任务型教学法在汉语高级口语课中的应用研究[D].沈阳师范大学,语言学及应用语言学,2014,硕士.
[43]方旭.基于Web of Science的国际危机管理可视化研究[D].安徽大学,情报学,2014,硕士.
[44]薛飞.黄元御《四圣心源》中气论与经方应用[D].云南中医学院,中医临床基础,2012,硕士.
[45]孙霞飞.试论非物质文化遗产保护中的宣传[D].中国艺术研究院,艺术学,2012,硕士.
[46]高宁.双极膜在维生素C生产中的应用[D].天津大学,制药工程,2004,硕士.
[47]杨秋霞,赵清林,郭小强.三相光伏并网逆变器电流扰动孤岛检测建模及分析[J].电力系统自动化,2012,04:45-49.
[48]王福林.无线传感器网络中sink节点移动策略的研究[D].吉林大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[49]王元喜.稀盐酸溶液作吸收剂用于支撑气膜法从废水中脱除/回收氨氮的研究[D].天津大学,化学工程,2013,硕士.
[50]龚建国.基于公用3G网的移动警务系统研究与开发[D].长安大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.