稻田鎘污染高光譜響應(yīng)及其關(guān)系研究.pdf

1、土壤為植物生長(zhǎng)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(yíng)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(zhǎng)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(qiáng)，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(qiáng)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(xué)者的特別研究。本文通過(guò)對(duì)不同Cd梯度稻田土壤中重金屬元素及其生

2、長(zhǎng)的水稻進(jìn)行重金屬含量的測(cè)定和水稻的光譜監(jiān)測(cè)，利用光譜技術(shù)并結(jié)合數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)水稻中的Cd含量、葉片的SPAD值、土壤Cd含量進(jìn)行定量反演，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并確定土壤、水稻的污染狀況，對(duì)維護(hù)國(guó)家的糧食安全具有重要的意義。本文對(duì)水稻在可見(jiàn)光——近紅外波段的光譜特征進(jìn)行研究，通過(guò)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(jìn)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(cè)土壤污染提供思路和方法。主要內(nèi)容如下：
　　本文的研究對(duì)象

3、為江西省貴溪市冶煉廠周邊采集的27個(gè)土壤樣品，且樣品中Cu、Pb、Zn、Cd及其有效態(tài)的測(cè)定，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法，通過(guò)做顯著性差異分析，選取了三個(gè)Cd梯度的樣地作為本文實(shí)驗(yàn)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(guò)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(cè)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，旨在為實(shí)現(xiàn)高空遙感監(jiān)測(cè)土壤污染提供科學(xué)依據(jù)。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：（1）水稻體內(nèi)的重金屬元素主要源于對(duì)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(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明水稻葉片的SPAD值對(duì)土壤和水稻Cd污染具有指示作用；
　?。?）水稻葉片的

5、SPAD值與藍(lán)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(lán)谷深度、紅邊峰值之間的回歸模型，根據(jù)回歸系數(shù)R2來(lái)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(lán)谷深度、紅邊峰值變化最顯著，與之關(guān)系最密切；
　　（5）通過(guò)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(lán)谷深度、紅邊峰值可以用來(lái)監(jiān)測(cè)土壤Cd的污染程度和水