Hyperspectral Reflectance for Measuring Canopy‐Level Nutrients and Photosynthesis in a Salt Marsh
Hyperspectral Reflectance for Measuring Canopy‐Level Nutrients and Photosynthesis in a Salt Marsh
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用于测量盐沼中冠层养分和光合作用的高光谱反射率
DOI：
10.1029/2022jg007088
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Vargas, Rodrigo
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Vázquez‐Lule, Alma;Seyfferth, Angelia L.;Limmer, Matt A.;Mey, Paul;Guevara, Mario;Vargas, Rodrigo
盐沼生态系统在基于过程的模型中代表性不足，因为它们在陆地-水生界面上的独特位置。特别是，叶营养对冠层光合作用（FA）的作用仍然不清楚，尽管它们的相关性调节植被生长。我们结合多年的冠层水平的营养物质和涡度协方差测量与冠层表面高光谱遥感（CSHRS）的信息，以量化的空间和时间变化的FA在温带盐沼。我们发现，FA与冠层水平N在生态系统尺度上表现出正相关关系，并且在以Spartina cynosuroides为主的区域，但在以shortS为主的区域，FA与冠层水平N不相关。互花FA与冠层水平的P、K和Na呈正相关，但与Fe呈负相关。cynosuroides，S. alterniflora和生态系统尺度。我们使用偏最小二乘回归（PLSR）与CSHRS，并发现统计学上显着的数据模型协议，以预测冠层水平的养分和FA。红边电磁区域和770 nm显示出PLSR模型中冠层营养物质和FA方差的最高贡献，但我们认为底层沉积物地球化学可能使反射率测量的解释复杂化。我们的研究结果强调了盐沼植被空间变异的相关性，以及CSHRS在将冠层营养物质信息与FA联系起来方面的应用前景。我们呼吁进一步发展冠层表面高光谱方法和分析整个盐沼，以提高我们对这些生态系统将如何应对全球环境变化的理解。
Salt marsh ecosystems are underrepresented in process‐based models due to their unique location across the terrestrial–aquatic interface. Particularly, the role of leaf nutrients on canopy photosynthesis (FA) remains unclear, despite their relevance for regulating vegetation growth. We combined multiyear information of canopy‐level nutrients and eddy covariance measurements with canopy surface hyperspectral remote sensing (CSHRS) to quantify the spatial and temporal variability of FAin a temperate salt marsh. We found that FAshowed a positive relationship with canopy‐level N at the ecosystem scale and for areas dominated bySpartina cynosuroides, but not for areas dominated by shortS. alterniflora. FAshowed a positive relationship with canopy‐level P, K, and Na, but a negative relationship with Fe, for areas associated withS. cynosuroides,S. alterniflora, and at the ecosystem scale. We used partial least squares regression (PLSR) with CSHRS and found statistically significant data–model agreements to predict canopy‐level nutrients and FA. The red‐edge electromagnetic region and ∼770 nm showed the highest contribution of variance in PLSR models for canopy‐level nutrients and FA, but we propose that underlying sediment biogeochemistry can complicate interpretation of reflectance measurements. Our findings highlight the relevance of spatial variability in salt marshes vegetation and the promising application of CSHRS for linking information of canopy‐level nutrients with FA. We call for further development of canopy surface hyperspectral methods and analyses across salt marshes to improve our understanding of how these ecosystems will respond to global environmental change.
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