基于高光谱技术的杨树叶片干物质含量估算研究
1 绪论
杨树属于杨柳科杨属的落叶乔木。杨树一般高达30米左右，树皮是灰绿或者灰白的，皮孔是呈菱形散生状，或者是2-4连生。老树干基部是黑灰色，纵向呈开裂状。芽呈卵形，花芽呈卵圆形或者近球形，略带一点毡毛。长枝叶呈阔卵形或者三角形状卵形，长大约10-15厘米，宽大约8-13厘米，先端短逐渐变尖，基部心形状或者平截，边缘具波状牙齿；叶柄上部侧扁，长3-7厘米，先端通常有2-3或者2-4个腺点；短状叶通常比较小，呈卵形或者三角形卵形；边缘具深波状皮齿，叶柄稍短于叶片，侧扁，先端没有腺点。雄花序长达10-14或者10-20厘米；雄花苞片大约有10个尖头，密生长毛，雄蕊6-12，花药呈红色；雌花序长达4-7厘米，苞片尖端开裂，边缘具有长毛；子房呈长椭圆形，柱头2裂，粉红色。果序长14厘米左右；蒴果2瓣裂。杨树生长周期短、轮伐期短，有很大的经济效益，并且广泛用于生态防护林、三北防护林、农林防护林和工业用材林。杨树也可作为道路绿化，园林景观用也是一个非常优秀的树种[1]。其特点是高大雄伟、整齐标志、迅速成林，能防风沙，吸收废气。干物质是植物生理学中的一个学术用词，指的是有机体在恒定的温度下，充分干燥后，剩下的有机物的重量，是衡量植物有机物积累、营养成分多少的一个重要衡量标准。叶片是植被进行光合作用的主要器官，其形状、大小、数量及其空间分布状况等都直接关系到群体中光环境的优劣和光能利用率的高低，是影响植被群体光能分布与光合特性的重要因素。叶片干物质含量反应了植物利用资源的能力以及适应环境的生存对策。叶片干物质含量能够有效地反映叶片干物质的有效积累，积累的多少与促进叶片的生长有很大关系，并能有效的提高光合作用，与叶片的寿命长短，抗逆性有很大的联系。同时，干物质含量也是衡量植物光吸收和碳吸收的重要指标[2]。因此，叶片干物质含量的及时测量对评判叶片生长状况具有非常重要的意义。
目前，称取叶片干物质含量的方法是利用比较传统的方法，利用称重测量叶面积的方法[3]，先测量叶片的面积，将其烘干，将烘干后的叶片进行称重，将测量的数据进行计算的步骤。但此方法耗时耗力，效率低，容易出错，并且对植被的破坏较大，也无法对同一植物材料进行长期的动态监测，因此需要一种新的测量方法。
高光谱技术是指应用光谱分辨率10 nm分辨率的光谱信息。高光谱分析仪可将测定的波段范围的光谱分割成许多非常窄的光谱波段信息[4]。近二十年来，高光谱遥感技术不断发展，使得利用高光谱技术估测叶片干物质含量逐渐成为一种新型且重要的方法。利用干物质吸收特性的高光谱信息，可以能够快速准确的对叶片干物质含量进行估算，对保障杨树的健康生长具有重要的意义。
2杨树概况、研究进展及意义
2.1杨树的概况与分布
杨树（PopulusL.）是杨属的植物，全属有约100多种，我国约62种（包括6杂交种），其中分布中国的有57种，引入栽培的约4种，此外还有很多变种、变型和引种的品系。杨树（Populus）分类系统又共分为五大派：青杨派（Tacamahaca）、白杨派（Leuce）、黑杨派（Aigeiros）、胡杨派（Turanga）、大叶杨派（Leucoides）[5]。在中国主要分布于华中、华北、西北、东北等广阔地区；在国外有欧洲，北美洲的温带、寒带以及地中海沿海国家与中东地区。
2.2杨树的起源
中国杨树栽培具有十分悠久的历史，可追溯至公元前7世纪。《诗经》中即有“东门之杨，其叶肺肺”之句，战国时期《惠子》一书也有杨树繁殖记载，1300多年前《晋书》中《关陇之歌》有“长安大街，夹树杨槐”的描述，可见年代久远。
2.3杨树的栽培
杨树具有早期速生、适应性强、分布广、种类和品种多、容易杂交、容易改良遗传性、容易无性繁殖等特点，因而广泛用于集约栽培[6]。大量早育出来的优良杨树品种，对栽培条件的改善反映很灵敏，可大幅度提高生产力，对解决木材短缺起着很大作用。
2.4杨树的价值
木材用作民用建筑材，生产家具、火柴梗、锯材等，同时也是人造板及纤维用材。叶是良好的饲料。杨树又是用材林、防护林和四旁绿化的主要树种。
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