濕地植物是水生生態(tài)系統(tǒng)多樣性的關(guān)鍵參與者，但對其物種間和物種內(nèi)功能性狀的變異性的了解仍然有限。遙感是不同尺度上表征植物性狀的高通量、可行的選擇，前提是用一致的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)光譜模型，但現(xiàn)有應(yīng)用偏向于陸生植物。作者在不同的物候階段、季節(jié)和環(huán)境條件下從溫帶地區(qū)常見的六種浮游和挺生水生植物物種中取樣，并測量了葉片反射率（400-2500nm）和葉片性狀（光生理、色素和結(jié)構(gòu)）。作者探索了最佳光譜波段組合，并為選定的性狀建立了基于非參數(shù)反射率的模型，最終展示了航空高光譜數(shù)據(jù)如何捕捉水生植物的時(shí)空變異性。
測量了所有水生植物物種的葉光生理參數(shù)(a)和葉經(jīng)濟(jì)譜(b)的前兩個(gè)主成分的雙標(biāo)圖，分別由色素含量和葉結(jié)構(gòu)性狀表示。作為數(shù)據(jù)解釋的視覺指導(dǎo)，將一個(gè)物種的最小凸多邊形分組上所有點(diǎn)覆蓋在兩個(gè)圖上。alpha：全鏈電子傳輸?shù)淖畲罅孔赢a(chǎn)率；ETRmax：PSII的最大電子傳輸速率；Ik：PSII的理論飽和光強(qiáng)度；Fv_Fm：PSII光化學(xué)效率；qP：光化學(xué)猝滅系數(shù)；qN：非光化學(xué)猝滅系數(shù)；CaS：葉綠素a含量；CbS：葉綠素b含量；Cxc：總類胡蘿卜素含量；Ca_Cb：葉綠素a與葉綠素b的比例；Cab_Cxc：葉綠素與類胡蘿卜素的比例；DMC：葉片干物質(zhì)含量；LMA：單位面積葉質(zhì)量
作者的主要發(fā)現(xiàn)是結(jié)構(gòu)性狀（葉片干物質(zhì)含量、單位面積葉片質(zhì)量）和生化性狀（葉綠素a含量、葉綠素與類胡蘿卜素的比例）可以通過水生植物葉片反射率來替代（歸一化誤差低于17%）。另一方面，基于反射率的光生理性狀模型的性能存在很大差異，具體取決于水生植物種類和目標(biāo)參數(shù)。
覆蓋的全光譜范圍（400-2500 nm），統(tǒng)計(jì)上顯著（p < 0.01，Bonferroni校正）NDSI 與葉光生理參數(shù)的相關(guān)性在所有采樣的水生植物物種（N = 324）上測量。
作者的主要結(jié)果顯示了水生植物的葉片反射率和葉經(jīng)濟(jì)譜（結(jié)構(gòu)和生物化學(xué)）之間的聯(lián)系，因此設(shè)想遙感在將水生植物功能多樣性分析的細(xì)節(jié)提高到區(qū)域和物種尺度發(fā)揮關(guān)鍵作用。同時(shí)，作者強(qiáng)調(diào)了在高環(huán)境異質(zhì)性下建立反射率與光合性能的一般聯(lián)系有一些困難，這可能會(huì)開辟進(jìn)一步的研究方向。
來源：Plant Methods.Leaf reflectance can surrogate foliar economics better than physiological traits across macrophyte species.Paolo Villa, Rossano Bolpagni, Monica Pinardi & Viktor R. Tóth
https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-021-00816-4
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