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　　摘 要：松材線蟲病嚴(yán)重危害松樹健康。本文分別從光譜反射率曲線和光譜特征參數(shù)入手，對重慶市涪陵區(qū)永勝林場冒合寨管護(hù)站的四種病害程度不同的松樹葉片光譜進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn)：隨著松樹受病害程度的增強(qiáng)其葉綠素含量也相應(yīng)降低，并且呈現(xiàn)良好的相關(guān)性。紅邊位置、紅邊波長、紅谷的吸收深度、綠峰的反射峰高度、YP(藍(lán)波段 490nm-530nm 一階導(dǎo)數(shù)最大值)、Ip(紅波段反射率最大值)、PSSR(比值葉綠素指數(shù))、PSND(歸一化比值葉綠素指數(shù))與其葉綠素含量有較好符合度。結(jié)果說明通過光譜特征參數(shù)分析，能很好的分析松材線蟲病病害程度。

　　關(guān)鍵詞：松材線蟲病;葉綠素含量;光譜特征參數(shù)

　　松材線蟲引起的松材萎蔫病被稱為松樹的癌癥，是一種毀滅性病害，具有傳播途徑多、發(fā)病部位隱蔽、發(fā)病速度塊、潛伏時(shí)間長、治理難度大等特點(diǎn)[1]。松材線蟲感染導(dǎo)致松樹葉子的色素、細(xì)胞結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞液、細(xì)胞膜等發(fā)生變化，使得葉片發(fā)黃，枯萎。采集葉片的光譜反射率并分析其特征參數(shù)，對松材線蟲病的早起監(jiān)測很有意義[2]。

　　針對于松材線蟲病的研究，國內(nèi)外已經(jīng)有很多研究成果發(fā)表。馬菁等人指出建立一套完善的、適合中國病蟲害發(fā)生發(fā)展規(guī)律的森林病蟲害監(jiān)測預(yù)測理論、方法與技術(shù)體系是十分必要的[3]。楊羲光，范文義，于穎等利用光譜儀及葉綠率監(jiān)測儀器對葉片光譜和葉綠素含量進(jìn)行同步測定，運(yùn)用相關(guān)的統(tǒng)計(jì)方法，分析葉片反射光譜，光譜特征參數(shù)等，建立了葉綠素含量的估算模型[4]。杜華強(qiáng)等人運(yùn)用分形理論，計(jì)算出分形維數(shù)，從而直接用分形維數(shù)來看馬尾松的健康狀況[5]。重慶的各個(gè)地區(qū)都嚴(yán)重地受到病蟲害的危害，包括三峽庫區(qū)沿岸的區(qū)縣，均已已投入大量的資金來監(jiān)測松材線蟲發(fā)病情況并進(jìn)行防治。

　　相關(guān)知識推薦：林業(yè)方向評職稱論文投稿指導(dǎo)

　　林業(yè)部門職稱主要說的是林業(yè)工程技術(shù)資格，比如林業(yè)工程師屬于工程系列，先是技術(shù)員，之后是助理工程師，工程師，最后是高級工程師，而在評這類職稱時(shí)，對于論文也有嚴(yán)格的要求，但是林業(yè)技術(shù)人員對于論文發(fā)表知識并沒有掌握，也多次咨詢編輯老師關(guān)于林業(yè)職稱論文指導(dǎo)知識，今天小編在這里就給大家分享下論文發(fā)表要注意的細(xì)節(jié)，幫助大家順利的發(fā)表論文。

　　目前松材線蟲病很難控制，其原因在于沒有有效的方法在松材線蟲病發(fā)病早期獲取其分布，并進(jìn)行處理。只能在發(fā)病晚期通過人工巡林發(fā)現(xiàn)后進(jìn)行砍伐，加大了病蟲害的傳播幾率，使得只能控制松材線蟲的發(fā)病區(qū)域，無法根治。如果在發(fā)病早期(3-5 月份)通過無人機(jī)搭載高光譜儀器對疫區(qū)松樹進(jìn)行光譜采集，然后進(jìn)行光譜分析，根據(jù)已經(jīng)建立的松材線蟲預(yù)測模型，得到發(fā)病分布規(guī)律，就可以處理病樹。目前對于松樹光譜數(shù)據(jù)與松材線蟲病的相關(guān)性分析還無法實(shí)際應(yīng)用于低空無人機(jī)高光譜遙感，尤其是針對三峽庫區(qū)周邊的松葉光譜分析還未見報(bào)道。

　　本文利用 OFS110 地物光譜測量儀測量了大量樣本的光譜。利用光譜數(shù)據(jù)計(jì)算了 23 種光譜特征參數(shù)。同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室測量了樣本葉綠素含量和含水量。分析光譜特征參數(shù)與水分和葉綠素含量的相關(guān)性，結(jié)果顯示紅邊位置、紅邊波長、紅谷的吸收深度、綠峰的反射峰高度、YP(藍(lán)波段 490nm-530nm 一階導(dǎo)數(shù)最大值)、Ip (紅波段反射率最大值)、PSSR(比值葉綠素指數(shù))、 PSND(歸一化比值葉綠素指數(shù))、SIPI(胡蘿卜素與葉綠素含量之比)與其葉綠素含量有較好符合度。下文介紹主要的研究方法和結(jié)論。

　　1 材料與研究方法

　　研究區(qū)域：樣本采集區(qū)域位于重慶市涪陵區(qū)永勝林場冒合寨管護(hù)站，在三峽庫區(qū)腹地。東經(jīng) 106°56'-107°43'、北緯 29°21'-30°01' 之間。

　　2 數(shù)據(jù)研究和方法

　　2.1 葉片的采樣

　　本課題主要對光譜反射率的特性參數(shù)與葉綠素含量的分析，因此需要從研究區(qū)域內(nèi)選取葉綠素含量不同的松樹葉作為此次實(shí)驗(yàn)的樣本。在本次樣本界定松樹葉子顏色為指標(biāo)，將松樹的病害程度分為 4 個(gè)等級。等級 1：健康的樹勢生長旺盛,針葉呈墨綠色;等級 2：輕度受害的松葉開始變黃，樹脂分泌停止，生長減慢;等級 3：中度受害大部分針葉變?yōu)辄S褐色，萎蔫,樹木生長明顯很弱。等級 4：重度受害:病樹干枯,針葉全部變?yōu)榧t褐色，但不脫落。四種等級的葉片如圖 1 所示。每種等級采集 3 棵距離大于 1km 的樹(健康的數(shù)目取了 4 棵)，記錄該樹的經(jīng)度、緯度和海拔高度，將采集的樹葉用實(shí)驗(yàn)袋密封編號，裝入冷藏保溫箱[6]。

　　2.2 測量方法

　　2.2.1 光譜測量

　　本文采用型號為 OFS1100 的地物光譜測量儀測量光譜。采集葉片到光譜測量時(shí)間控制在 2 小時(shí)以內(nèi)，以避免葉片水分流失，葉綠素含量降低。采用暗室測量法，在測量時(shí)把實(shí)驗(yàn)室的燈光以及窗簾全部關(guān)閉，在實(shí)驗(yàn)桌上鋪一張吸光紙，把測量的松樹葉平鋪在吸光紙上。對光譜儀進(jìn)行定標(biāo)后，再把探頭正對鋪好的松樹葉，通過軟件進(jìn)行控制，測量其光譜，保存數(shù)據(jù)。為了減少誤差對每一個(gè)樣本連續(xù)測量 3 次，求平均值。

　　2.2.2 葉綠素的測量方法

　　松樹葉片樣本測量光譜之后，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室采用化學(xué)方法測量葉綠素含量。將采集到的松樹葉子由受病害程度從無到受病害程度輕、由受病害程度輕到受病害程度重甚至是死亡進(jìn)行編號，編號為：1-13。葉綠素含量與樣本序號繪圖 2,可看出隨著松樹葉子受病蟲害程度逐漸增強(qiáng)，其葉綠素含量降低，并呈較好的相關(guān)性。

　　把地物光譜儀采集的光譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦，繪制光譜反射率與波長的關(guān)系如圖 3 所示。其中編號 1 為健康松樹葉，編號 2 為病輕松樹葉，編號 3 為病重松樹葉，編號 4 為死亡松樹葉。

　　3 結(jié)果與分析

　　在三峽庫區(qū)周邊松林疫區(qū)，目前沒有使用光譜反演葉綠素含量的模型，使用前人的反演模型需要對比驗(yàn)證，本文采用實(shí)驗(yàn)室法測量葉綠素含量和含水量，并在此基礎(chǔ)上探究了光譜特征參數(shù)與葉綠素含量的相關(guān)性，以便進(jìn)一步推導(dǎo)葉綠素含量的反演模型。經(jīng)數(shù)據(jù)處理得到，其中紅邊位置(Dr)、紅谷的吸收深度(D)、綠峰的反射峰高度深度(H)、比值葉綠素指數(shù)(PSSR)、歸一化比值葉綠素指數(shù) (PSND)、紅邊內(nèi)一階微分的總和(SDr)6 種光譜特性參數(shù)與葉綠素含量相關(guān)性較高。

　　特征參數(shù)與葉綠素含量相關(guān)性如圖 4 所示，橫坐標(biāo)代表由健康漸序死亡的松樹葉片相應(yīng)的葉綠素含量，縱坐標(biāo)是代表其對應(yīng)光譜特征參數(shù)的值。從圖中可以看出，紅遍位置 Dr 隨著葉綠素含量增多、松樹葉子越來越健康而增高，并且呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)已經(jīng)達(dá)到 0.9 以上。特征參數(shù)紅谷的吸收深度(D)、綠峰的反射峰高度深度(H)與葉綠素含量呈現(xiàn)較好拋物線關(guān)系，這表明：最初松樹處于被感染時(shí)期，也就是從健康到病輕的這個(gè)過程中，葉綠素含量減少，其參數(shù)變化程度緩慢，隨著病害程度的加劇，其參數(shù)變化較快，且變化特征明顯。特征參數(shù)比值葉綠素指數(shù)(PSSR)與葉綠素含量之間呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系。歸一化比值葉綠素指數(shù)(PSND)隨著葉綠素含量的增多、隨著松樹越來越健康而增大，隨著葉綠素含量的增多，其增大的趨勢強(qiáng)度減小，即松樹病蟲最初萌發(fā)時(shí)，其參數(shù)特征值的變化趨勢是較小的，隨著病蟲害的加劇，其變化趨勢增大，特殊參數(shù)紅邊內(nèi)一階微分的總和(SDr)，通過圖，我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)松樹處于嚴(yán)重病害或者死亡時(shí)，其值也相應(yīng)地增大，在大于零的趨勢上，而當(dāng)松樹處于健康或者病輕的狀態(tài)時(shí)，其值在零以下，以此來判斷松樹的病害程度。當(dāng)參數(shù)指標(biāo)紅邊內(nèi)一階微分的總和(SDr) 處于大于零時(shí)，其病害程度已經(jīng)是處于病重或者死亡期間。

　　4 結(jié)論

　　從實(shí)驗(yàn)分析可知紅邊位置(Dr)、紅谷的吸收深度(D)、綠峰的反射峰高度深度(H)、比值葉綠素指數(shù)(PSSR)、歸一化比值葉綠素指數(shù)(PSND)、SIPI(胡蘿卜素與葉綠素含量之比)與葉綠素含量成較好的線性關(guān)系，且相關(guān)系數(shù)高達(dá) 0.9 以上。若以 SDr(紅邊內(nèi)一階微分的總和)為參考值，可直接判斷松樹葉片是否受松材線蟲病感染及其受感染的程度。當(dāng)松樹病蟲害程度輕或者健康狀態(tài)時(shí)，其值小于等于零，當(dāng)松樹處于嚴(yán)重病蟲害程度或死亡狀態(tài)時(shí)，其值大于零。由此在利用無人機(jī)高光譜遙感技術(shù)檢測松材線蟲時(shí)，通過計(jì)算高光譜參數(shù)指標(biāo)便可以判斷其病害程度，為進(jìn)一步控制病蟲害提供依據(jù)。