光合有效輻射吸收係數(FAPAR)的地面測量方法研究

2021-02-11 植被遙感

植被光合有效輻射吸收係數（fAPAR）是指地表植被對太陽光合作用有效輻射（PAR）的吸收效率。fAPAR是全球氣候觀測系統計劃（Global ClimateObserving System, GCOS）提出的影響全球氣候變化模擬的19個陸表關鍵參數之一。持續準確的fAPAR地面測量對探測植被生長、支撐模型建模與遙感產品驗證等十分重要。儘管目前已有多種儀器可以進行fAPAR的地面測量，但是需要進一步分析不同測量儀器之間的差別，同時還需要對比地表對PAR的截獲效率（fIPAR）以及分析光照條件和冠層中非綠部分對測量結果的影響。

 

中國科學院地理科學與資源研究所博士生李文娟和導師方紅亮研究員於2012年和2013年在東北三江平原利用PAR測量儀（AccuPAR），冠層分析儀（LAI-2200）和數字魚眼相機（DHP）等不同儀器，對水稻的fAPAR和fIPAR進行了連續觀測。研究結果表明：（1）在AccuPAR測量中，只考慮光截獲的二通量fAPART和四通量fAPAR非常一致，此時的fAPART可以很好地代替fAPAR。（2）在水稻成熟期，上視DHP、AccuPAR和LAI2200無法區分冠層綠色部分和非綠部分的影響，而基於下視DHP的fIPAR完全反映的是綠色部分的光截獲效率。（3）假設綠色和非綠部分在冠層中均勻混合，測量得到的冠層總fAPAR或fIPAR可以轉換為綠色fAPAR或fIPAR。研究指出，應該首選下視DHP方法對相對低矮密集的植被冠層（例如水稻）進行綠色fAPAR測量。

圖1. AccuPAR獲得的四通量fAPAR與二通量fAPART的對比

 

該項工作系統對比分析了目前常用的fAPAR地面測量方法，為精確進行地面fAPAR測量提供了借鑑。該工作是研究團隊在中國東北農田區植被冠層結構參數研究的又一成果，為進一步的植被遙感反演研究奠定了基礎。本研究得到國家自然科學基金項目（41171333）資助。

三江平原野外試驗報告（PRESP 2012）：

http://www.lreis.ac.cn/kfjl/zlxz/201708/W020200310363707946481.pdf

 

相關研究論文：

 

Li, W., Fang, H., Wei, S., Weiss, M., Baret, F., (2021). Critical analysis of methods to estimate the fraction of absorbed or intercepted photosynthetically active radiation from ground measurements: application to rice crops. Agricultural and forest meteorology, 297,108273.https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2020.108273.

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