基于傅里叶中红外光谱预测东北次生林叶片全氮含量

生态学杂志

基于傅里叶中红外光谱预测东北次生林叶片全氮含量

苗晨^1,2,3,徐爽²,张金鑫^1,2,杨凯^1,2*

(¹中国科学院沈阳应用生态研究所森林生态与管理重点实验室，沈阳 110016；²中国科学院清原森林生态系统观测研究站，沈阳 110016；³中国科学院大学，北京 100049)

出版日期:2019-12-10 发布日期:2019-12-10

Estimation of leaf nitrogen content of main tree species in the secondary forest of Northeast China based on Fourier mid-infrared spectroscopy.

MIAO Chen^1,2,3, XU Shuang², ZHANG Jin-xin^1,2, YANG Kai^1,2*

(¹Key Laboratory of Forest Ecology and Management, Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China; ²Qingyuan Forest CERN, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China; ³University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China).

Online:2019-12-10 Published:2019-12-10

摘要/Abstract

摘要： 以我国东北地区次生林生态系统10种主要树种：枫桦（Betula costata）、胡桃楸（Juglans mandshurica）、花曲柳（Fraxinus rhynchophylla）、裂叶榆（Ulmus laciniata）、蒙古栎（Quercus mongolica）、色木槭（Acer mono）、山杨（Populus davidiana）、水曲柳（Fraxinus mandschurica）、紫椴（Tilia amurensis）、椴树（Tilia tuan）的叶片为研究对象，分析了主要树种叶片氮含量及其在4000～400 cm^-1范围的傅里叶中红外光谱，利用傅里叶中红外光谱对植物叶片全氮含量进行半定量预测。通过对3430～3350、2930～2910、2860～2850、1740～1720、1660～1610、1460～1420、1380～1310、1270～1230、1170～1140和1080～1030（均以cm^-1计）出峰明显的波段进行分析，结果表明，叶片全氮含量变化范围为11.9～72.6 g·kg^-1，叶片全氮含量实测值与3430～3350 cm^-1波段的相对峰高显著相关，相关系数为0.690（P<0.01）。上述结果说明，用傅里叶中红外光谱3430～3350 cm^-1波段的相对峰高可以快速预测东北地区次生林主要树种植物叶片全氮含量，本研究区叶片氮含量可能与3430～3350 cm^-1波段的N-H有关，因此，在今后研究中，可以选择傅里叶中红外光谱预测植物叶片全氮含量。

关键词: 行比, 间作玉米, 光合特性, 羧化效率

Abstract: In this study, the main tree species in the secondary forest ecosystem of Northeast China were selected, including Betula costata, Juglans mandshurica, Fraxinus rhynchophylla,Ulmus laciniata,Quercus mongolica,Acer mono, Populus davidiana, Fraxinus mandschurica,Tilia amurensis, and Tilia tuan. Leaf total nitrogen content of the 10 tree species and their Fourier mid-infrared spectroscopy in the range of 4000-400 cm^-1 were analyzed. The relative peak height of the Fourier midinfrared spectroscopy of leaves was used to semi-quantitatively predict leaf total nitrogen content of tree species. Based on analysis results of the bands with obvious peak such as 3430-3350, 2930-2910, 2860-2850, 1740-1720, 1660-1610, 1460-1420, 1380-1310, 1270-1230, and 1080-1030 (all measured by cm^-1), total nitrogen contents in leaves ranged from 11.9 to 72.6 g·kg^-1. The total nitrogen content of leaves was correlated with the relative peak height of the bands 3430-3350 cm^-1, with a correlation coefficient of 0.690 (P<0.01). These results suggested that leaf total nitrogen content of tree species can be quickly quantified by the relative peak height of the Fourier midinfrared spectroscopy of 3430-3350 cm^-1 band in the secondary forests of Northeast China. Leaf total nitrogen content may be related to N-H bands at 3430-3350 cm^-1 in this area. In the future study, prediction of leaf total nitrogen content of tree species by Fourier mid-infrared spectroscopy can be used as a suitable method.

Key words: photosynthesis characteristic, row ratio, carboxylation., intercropped maize

苗晨,徐爽,张金鑫,杨凯. 基于傅里叶中红外光谱预测东北次生林叶片全氮含量[J]. 生态学杂志.

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