Поиск
Найти:
Подписка/отписка
на рассылку новостей
ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 7. С. 78-88

Экспериментальное обоснование возможностей видеоспектральной дистанционной индикации кратковременного стресса растительности

О.В. Григорьева 1 , И.В. Дроздова 2 , Б.В. Шилин 3 
1 Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского, Санкт-Петербург, Россия
2 Ботанический институт имени В.Л. Комарова РАН, Санкт-Петербург, Россия
3 Научно-исследовательский Центр экологической безопасности РАН, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 27.10.2018
DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-7-78-88
В стационарных лабораторных условиях исследованы изменения коэффициента спектральной яркости растений при кратковременном воздействии тяжёлыми металлами (медь, цинк, никель) на корневую систему и листовую поверхность. Подтверждено появление аномалии коэффициентов спектральной яркости (спектральной аномалии) в ближнем инфракрасном диапазоне 700–900 нм. За короткое время (1–2 дня) формируется аномалия при загрязнении листовой поверхности и несколько позднее — субстрата. Детально рассмотрено явление инверсии спектральных аномалий для всех металлов. Зафиксированы как положительные, так и отрицательные спектральные аномалии поражённых растений по сравнению с контрольными. Проведён анализ закономерностей изменения спектральных характеристик под воздействием тяжёлых металлов с точки зрения их физиологического состояния, фазы вегетации и вида. Выявленные изменения могут быть представлены кривой «доза – эффект», выраженной через функцию Ричардса. По спектральным характеристикам растений рассчитаны специальные индексы содержания хлорофилла в растениях, подтверждающие выводы о влиянии растворов анализируемых металлов на пигменты листьев. Амплитуда спектральных аномалий и длительность их существования свидетельствуют о возможности их обнаружения и картографирования аэрокосмическими видеоспектральными системами высокого пространственного и спектрального разрешения до появления у растений видимых морфологических изменений.
Ключевые слова: коэффициент спектральной яркости, спектральная аномалия, видеоспектральная съёмка, тяжёлые металлы
Полный текст

Список литературы:

  1. Алексеев А. А., Шилин Б. В., Шилин И. Б. Опыт полевых видеоспектральных исследований // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 4. С. 89–94.
  2. Бакина Л. Г., Груздев В. Н., Дроздова И. В., Шилин Б. В. Дистанционное обнаружение стресса растительности на ранних стадиях воздействия тяжёлыми металлами // Региональная экология. 2016. № 1(43). С. 81–89.
  3. Бузников А. А., Тимофеев А. А. Региональный экологический мониторинг: метод и аппаратно-программный комплекс для дистанционной оценки загрязнения индикаторных видов растительности тяжёлыми металлами // Региональная экология. 2010. № 3(29). С. 7–8.
  4. Виноградов Б. В. Экологическая интерпретация аэрокосмических измерений геофизических эффектов антропогенных воздействий: Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. М., 1983. 411 с.
  5. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. 2006.
  6. Григорьева О. В., Кузнецов А. Ю., Чапурский Л. И. Метод создания карт состояния сельскохозяйственных культур и выбора информативных спектральных каналов для их мониторинга // Материалы Всерос. научной конф. (с международным участием) «Применение средств дистанционного зондирования Земли в сельском хозяйстве». СПб.: ФГБНУ АФИ, 2015. С. 128–133.
  7. Григорьева О. В., Дроздова И. В., Шилин Б. В. Обнаружение ранних стадий стресса растительности видеоспектральными и спектральными методами // Материалы 5-й Всерос. научной конф. «Проблемы военноприкладной геофизики и контроля состояния природной среды». СПб.: ВКА имени А. Ф. Можайского, 2018. С. 625–629.
  8. Груздев В. Н., Дроздова И. В., Кузнецов А. Ю., Шилин Б. В. Решение задач экологической безопасности видеоспектральным методом // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. № 1. С. 8–17.
  9. Кронберг П. Дистанционное изучение Земли: Основы и методы дистанционных исследований: пер. с нем. М.: Мир, 1988. 343 с.
  10. Сидько А. Ф., Пугачева И. Ю., Шевырногов А. П. Исследование динамики спектральной яркости посевов сельскохозяйственных культур в период вегетации на территории Красноярского края // Журн. сиб. федер. ун-та. 2009. Т. 2. № 1. С. 100–111. (Сер.: «Техника и технологии»)
  11. Титов А. Ф., Казнина Н. М., Таланова В. В. Тяжёлые металлы и растения. Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2014. 194 с.
  12. Уфимцева М. Д., Терехина Н. В. Фитоиндикация экологического состояния урбогеосистем Санкт-Петербурга. СПб.: Наука, 2005. 339 с.
  13. Чапурский Л. И. Отражательные свойства природных объектов в диапазоне 400–2500 нм. М.: Изд во МО СССР, 1986. 160 с.
  14. Dash J., Curran P. J. MTCI: The MERIS Terrestrial Chlorophyll Index // ENVISAT Symp. Proc. Austra, Salzburg, 2004.
  15. Datt B. Visible/near infrared reflectance and chlorophyll content in Eucalyptus leaves // Intern. J. Remote Sensing. 1999. V. 20. P. 2741–2759.
  16. Imaging spectrometry / eds. Van der Meer F. D., de Long S. M., Springer, 2006. 403 p.