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文檔簡介
1、土壤為植物生長提供必要的水分和養(yǎng)分,被稱為“植物的家”,植物又能為人類提供各種營養(yǎng)物質(zhì),滿足人類的生存和發(fā)展,因此土壤環(huán)境和植物生長狀況都與人類息息相關(guān)。土壤重金屬的污染源主要有大氣中粉塵、氣體沉降、污水澆灌、污泥堆積、化肥農(nóng)藥的使用等。重金屬因不易降解、毒性較強,容易積累等特性而備受全人類的關(guān)注。其中生物遷移性較強的重金屬元素--Cd,因其極易被植物吸收和累積,而受到眾多學者的特別研究。本文通過對不同Cd梯度稻田土壤中重金屬元素及其生
2、長的水稻進行重金屬含量的測定和水稻的光譜監(jiān)測,利用光譜技術(shù)并結(jié)合數(shù)學統(tǒng)計方法對水稻中的Cd含量、葉片的SPAD值、土壤Cd含量進行定量反演,及時發(fā)現(xiàn)并確定土壤、水稻的污染狀況,對維護國家的糧食安全具有重要的意義。本文對水稻在可見光——近紅外波段的光譜特征進行研究,通過提取水稻的光譜特征參數(shù),建立地面光譜模型,并與遙感影像進行結(jié)合,研究土壤的Cd污染狀況,從而為大面積遙感監(jiān)測土壤污染提供思路和方法。主要內(nèi)容如下:
本文的研究對象
3、為江西省貴溪市冶煉廠周邊采集的27個土壤樣品,且樣品中Cu、Pb、Zn、Cd及其有效態(tài)的測定,采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法,通過做顯著性差異分析,選取了三個Cd梯度的樣地作為本文實驗樣地。于2015年6月和9月分別采集了所選樣地中的水稻樣品,通過探究水稻重金屬含量、葉片SPAD值、土壤重金屬含量三者之間的關(guān)系,分析水稻光譜曲線隨土壤、水稻重金屬含量、葉片SPAD值的變化而變化的規(guī)律,并找出隨土壤、水稻重金屬含量變化明顯的敏感光譜特征值,建
4、立地面土壤、水稻重金屬含量與敏感光譜特征值之間的關(guān)系模型,結(jié)合高空影像數(shù)據(jù),建立起地面光譜特征參數(shù)與高空光譜監(jiān)測數(shù)據(jù)之間的關(guān)系,旨在為實現(xiàn)高空遙感監(jiān)測土壤污染提供科學依據(jù)。
實驗結(jié)果表明:(1)水稻體內(nèi)的重金屬元素主要源于對土壤中重金屬元素有效量的吸收;
?。?)水稻葉片的SPAD值與土壤和水稻植株內(nèi)重金屬元素Cd呈顯著的負相關(guān)關(guān)系,說明水稻葉片的SPAD值對土壤和水稻Cd污染具有指示作用;
?。?)水稻葉片的
5、SPAD值與藍谷深度、紅邊峰值呈顯著的正相關(guān)關(guān)系,建立葉片SPAD值與葉片光譜特征參數(shù)中藍谷深度、紅邊峰值之間的回歸模型,根據(jù)回歸系數(shù)R2來看,擬合系數(shù)都較為理想;
?。?)水稻葉片的光譜特征參數(shù)因受到土壤中和水稻Cd元素的脅迫,藍谷深度、紅邊峰值變化最顯著,與之關(guān)系最密切;
(5)通過將遙感影像上提取到的水稻的光譜特征參數(shù),表明利用遙感影像中水稻葉片光譜特征參數(shù)中的藍谷深度、紅邊峰值可以用來監(jiān)測土壤Cd的污染程度和水
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