濕地植物是水生生態(tài)系統(tǒng)多樣性的關鍵參與者，但對其物種間和物種內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，前提是用一致的經驗數(shù)據(jù)校準光譜模型，但現(xiàn)有應用偏向于陸生植物。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、色素和結構）。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)和葉經濟譜(b)的前兩個主成分的雙標圖，分別由色素含量和葉結構性狀表示。作為數(shù)據(jù)解釋的視覺指導，將一個物種的最小凸多邊形分組上所有點覆蓋在兩個圖上。alpha：全鏈電子傳輸?shù)淖畲罅孔赢a率；ETRmax：PSII的最大電子傳輸速率；Ik：PSII的理論飽和光強度；Fv_Fm：PSII光化學效率；qP：光化學猝滅系數(shù)；qN：非光化學猝滅系數(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：葉片干物質含量；LMA：單位面積葉質量
作者的主要發(fā)現(xiàn)是結構性狀（葉片干物質含量、單位面積葉片質量）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參數(shù)。
覆蓋的全光譜范圍（400-2500 nm），統(tǒng)計上顯著（p < 0.01，Bonferroni校正）NDSI 與葉光生理參數(shù)的相關性在所有采樣的水生植物物種（N = 324）上測量。
作者的主要結果顯示了水生植物的葉片反射率和葉經濟譜（結構和生物化學）之間的聯(lián)系，因此設想遙感在將水生植物功能多樣性分析的細節(jié)提高到區(qū)域和物種尺度發(fā)揮關鍵作用。同時，作者強調了在高環(huán)境異質性下建立反射率與光合性能的一般聯(lián)系有一些困難，這可能會開辟進一步的研究方向。
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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