铜铅离子胁迫下玉米污染程度的光谱识别

重金属铜离子(Cu2+)与铅离子(Pb2+)污染对玉米叶片光谱的影响微弱、隐蔽而难于探测。研究中设置不同浓度Cu2+,Pb2+胁迫的玉米盆栽实验,测定了玉米叶片光谱、叶片中Cu2+,Pb2+含量与叶绿素相对含量,分析了Cu2+,Pb2+污染胁迫下玉米叶片光谱响应特征,并选取480～670与670～750nm范围来进行分析,在光谱维中定义了光谱微分差信息熵指数与在频率域中通过谐波分析提取了前三次谐波振幅（c1,c2与c3）指数,并用所定义的指数探测分别受Cu2+,Pb2+胁迫玉米叶片光谱微弱差异。实验结果表明,在480～670与670～750nm范围内,玉米叶片中重金属离子浓度越大,其光谱微分差信息熵就越大;在480～670nm波段,谐波分解后第一谐波振幅c1与第二谐波振幅c2可用于识别Cu2+,Pb2+污染程度;在670～750nm波段,第一谐波振幅c1、第二谐波振幅c2与第三谐波振幅c3可用于识别Cu2+污染程度,而c2则可以识别Pb2+污染程度,污染胁迫越大振幅越大。在480～670与670～750nm波段内,光谱微分差信息熵与前三次谐波振幅可作为识别玉米受Cu2+,Pb2+污染胁迫程度的指数,从光谱维与频率域两种维度来识别玉米受Cu2+,Pb2+胁迫程度的方法可行,文中定义的两类指数可稳健、可靠地探测与识别玉米受Cu2+,Pb2+影响所产生的光谱微弱差异,研究结果对利用高光谱来探测植被受重金属污染胁迫程度具有一定的参考价值。