Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2021. Т. 18. № 2. С. 131-142
Дистанционный контроль ранней стадии различных типов стресса растений
О.В. Григорьева
1 , В.Н. Груздев
1, 2 , И.В. Дроздова
3 , Б.В. Шилин
1, 2 1 Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского, Санкт-Петербург, Россия
2 Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, Санкт-Петербург, Россия
3 Ботанический институт имени В.Л. Комарова РАН, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 15.12.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2021-18-2-131-142
При внезапном кратковременном или длительном воздействии неблагоприятных факторов у растений в короткие сроки — от нескольких до десятков часов — возникают спектральные аномалии в ближнем инфракрасном диапазоне 750–1000 нм до появления у растений видимых морфологических изменений. Приводятся результаты измерений аномалий коэффициента спектральной яркости (КСЯ) при воздействии таких стрессоров, как тяжёлые металлы, ионизирующие излучения, нефтепродукты, механические повреждения. Объекты исследований — фасоль, клён, дуб и др. В основном зафиксированы отрицательные аномалии (понижения КСЯ) из-за угнетающего воздействия на растения большинства стрессоров, хотя и наблюдается в ряде случаев положительная аномалия в виде инверсии яркостных контрастов. Величина спектральной аномалии и длительность её существования позволяют сделать уверенный вывод о возможности обнаружения и картографирования площадей растений, поражённых стрессом, по данным аэрокосмических видеоспектральных систем высокого пространственного и спектрального разрешения.
Ключевые слова: стресс растений, спектральные характеристики, видеоспектрометры, спектрорадиометры
Полный текстСписок литературы:
- 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.
- Бакина Л. Г., Груздев В. Н., Дроздова И. В., Шилин Б. В. Дистанционное обнаружение стресса растительности на ранних стадиях воздействия тяжелыми металлами // Региональная экология. 2016. № 1(43). С. 81–89.
- Григорьева О. В., Саидов А. Г., Панин А. В. Индикатор состояния почво-грунтов в районах обращения нефти и нефтепродуктов, полученный неконтактными средствами наблюдений // Экология и промышленность России. 2010. № 10. С. 2–5.
- Григорьева О. В., Дроздова И. В., Шилин Б. В. Экспериментальное обоснование возможностей видеоспектральной дистанционной индикации кратковременного стресса растительности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15. № 7. С. 78–88. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-7-78-88.
- 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. Т. 15. № 1. С. 8–17. DOI: 10.21046/2070-7401-2018-15-1-9-17.
- Кравцов С. Л., Голубцов Д. В., Лисова Е. Н. Анализ спектральных каналов для дистанционного мониторинга состояния растительности (по зарубежным публикациям) // Исслед. Земли из космоса. 2013. № 1. С. 79–91. DOI: 10.7868/S020596141301003X.
- Кронберг П. Дистанционное изучение Земли: Основы и методы дистанционных исследований / пер. с нем. М.: Мир, 1988. 343 с.
- Шилин Б. В., Горный В. И., Веремьев В. И. История применения дистанционных методов при ликвидации аварии на Чернобыльской атомной станции // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9. № 2. С. 27–36.
- Ayala-Silva T., Beyl C. A. Changes in spectral reflectance of wheat leaves in response to specific macronutrient deficiency // Advances in Space Research. 2005. V. 35. P. 305–317. DOI: 10.1016/j.asr.2004.09.008.
- Bandaru V., Daughtry C. S., Codling E. E., Hansen D. J., White-Hansen S., Green C. E. Evaluating Leaf and Canopy Reflectance of Stressed Rice Plants to Monitor Arsenic Contamination // Intern. J. Environmental Research and Public Health. 2016. V. 13(6). Art. No. 606. 16 p. URL: https://doi.org/10.3390/ijerph13060606.
- Bowker D. E., Davis R. E., Myrick D. L., Stacy K., Jones W. T. Spectral Reflectances of Natural Targets for Use in Remote Sensing Studies / NASA Reference Publication. 1139. 1985. 188 p.
- Domínguez-Beisiegel M., Castañeda C., Mougenot B., Herrero J. Analysis and Mapping of the Spectral Characteristics of Fractional Green Cover in Saline Wetlands (NE Spain) Using Field and Remote Sensing Data // Remote Sensing. 2016. V. 8(7). Art. No. 590. 19 p. URL: https://doi.org/10.3390/rs8070590.
- Jacquemoud S., Ustin S. L. Leaf optical properties: a state of the art // Proc. 8th Intern. Symp. Physical Measurements and Signatures in Remote Sensing. Aussois, France. 2001. P. 223–232.
- Kruse F. A., Boardman J. W. Characterization and Mapping of Kimberlites and Related Diatremes Using Hyperspectral Remote Sensing // Proc. IEEE AeroSpace Conf. Big Sky, Montana. 2000. V. 3. P. 299–304. DOI: 10.1109/AERO.2000.879859.
- Kuhn F., Horig B. Hydrocarbon Index — An algorithm for hyperspectral detection of hydrocarbons // Intern. J. Remote Sensing. 2004. V. 25(12). P. 2467–2473. DOI: 10.1080/01431160310001642287.
- Schwartz G., Eshel G., Ben-Haim M., Ben-Dor E. Reflectance spectroscopy as a rapid tool for qualitative mapping and classification of hydrocarbons soil contamination. Tel Aviv, Israel, 2009. 7 p. URL: https://pdfs.semanticscholar.org/fe4b/e6cb350831bf8067d8e6cb8519ca4781cb70.pdf.
- Van der Meer F. D. Imaging spectrometry: Basic Principles and Prospective Applications. Kluwer Academic Publishers, 2006. 403 р.
- Wahabzada M., Mahlein A.-K., Bauckhage C., Steiner U., Oerke E.-C., Kersting K. Metro Maps of Plant Disease Dynamics — Automated Mining of Differences Using Hyperspectral Images // PLoS ONE. 2015. V. 10(1). Art. No. e0116902. 20 p. URL: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0116902.
- Zhang C., Ren H., Dai X., Qin Q., Li J., Zhang T., Sun Y. Spectral characteristics of copper-stressed vegetation leaves and further understanding of the copper stress vegetation index // Intern. J. Remote Sensing. 2019. V. 40(12). P. 4473–4488. DOI: 10.1080/01431161.2018.1563842.