基于高光谱技术的Cd²⁺胁迫下草坪草生理指标检测

摘要

利用草坪草治理重金属污染土壤是植物修复技术的有效手段.本研究通过土培试验,测定了3个草坪草叶片在不同浓度梯度及不同时间镉离子(Cd²⁺)胁迫下其叶片的抗氧化酶（CAT,POD,SOD）、脯氨酸（Pro）、丙二醛（MDA）、叶绿素（Chl）以及Cd²⁺含量,同时采集了3个草坪草冠层高光谱数据,计算相应的植被指数,并进行Cd²⁺胁迫下草坪草生理指标的高光谱反演.结果表明,在0～500mg·kg^-1的Cd²⁺胁迫范围内,3个草坪草的SOD,POD,CAT,Pro和MDA含量均随Cd²⁺胁迫浓度的升高而升高,而Chl随Cd²⁺胁迫浓度的升高而降低.基于随机森林回归法建立的高光谱模型整体最优,各生理指标的随机森林反演模型分别为:SOD（Varexplained=63.4%,R²=0.94,RMSE=0.01）,POD（Varexplained=51.3%,R²=0.91,RMSE=0.01）,MDA（Varexplained=50.11%,R²=0.93,RMSE=0.31）,Chl（Varexplained=77.13%,R²=0.94,RMSE=0.2）,Cd²⁺（Varexplained=74.99%,R²=0.93,RMSE=0.2）;利用随机森林指标重要性预测SOD,POD,MDA,Chl,Cd²⁺的关键植被指数分别为:NDGI,SR,m NDVI₇₀₅,m NDVI₇₀₅和m NDVI₇₀₅.本研究为重金属胁迫下草坪草生理状况及其重金属富集能力的快速、无损、实时监测提供理论依据.

关键词

草坪草 / 高光谱技术 / 镉胁迫 / 生理参数 / 反演模型