濕地植物是水生生態系統多樣性的關鍵參與者，但對其物種間和物種內功能性狀的變異性的了解仍然有限。遙感是不同尺度上表征植物性狀的高通量、可行的選擇，前提是用一致的經驗數據校準光譜模型，但現有應用偏向于陸生植物。作者在不同的物候階段、季節和環境條件下從溫帶地區常見的六種浮游和挺生水生植物物種中取樣，并測量了葉片反射率（400-2500nm）和葉片性狀（光生理、色素和結構）。作者探索了最佳光譜波段組合，并為選定的性狀建立了基于非參數反射率的模型，最終展示了航空高光譜數據如何捕捉水生植物的時空變異性。


測量了所有水生植物物種的葉光生理參數(a)和葉經濟譜(b)的前兩個主成分的雙標圖，分別由色素含量和葉結構性狀表示。作為數據解釋的視覺指導，將一個物種的最小凸多邊形分組上所有點覆蓋在兩個圖上。alpha：全鏈電子傳輸的最大量子產率；ETRmax：PSII的最大電子傳輸速率；Ik：PSII的理論飽和光強度；Fv_Fm：PSII光化學效率；qP：光化學猝滅系數；qN：非光化學猝滅系數；CaS：葉綠素a含量；CbS：葉綠素b含量；Cxc：總類胡蘿卜素含量；Ca_Cb：葉綠素a與葉綠素b的比例；Cab_Cxc：葉綠素與類胡蘿卜素的比例；DMC：葉片干物質含量；LMA：單位面積葉質量

作者的主要發現是結構性狀（葉片干物質含量、單位面積葉片質量）和生化性狀（葉綠素a含量、葉綠素與類胡蘿卜素的比例）可以通過水生植物葉片反射率來替代（歸一化誤差低于17%）。另一方面，基于反射率的光生理性狀模型的性能存在很大差異，具體取決于水生植物種類和目標參數。

覆蓋的全光譜范圍（400-2500 nm），統計上顯著（p < 0.01，Bonferroni校正）NDSI 與葉光生理參數的相關性在所有采樣的水生植物物種（N = 324）上測量。

作者的主要結果顯示了水生植物的葉片反射率和葉經濟譜（結構和生物化學）之間的聯系，因此設想遙感在將水生植物功能多樣性分析的細節提高到區域和物種尺度發揮關鍵作用。同時，作者強調了在高環境異質性下建立反射率與光合性能的一般聯系有一些困難，這可能會開辟進一步的研究方向。

來源：Plant Methods.Leaf reflectance can surrogate foliar economics better than physiological traits across macrophyte species.Paolo Villa, Rossano Bolpagni, Monica Pinardi & Viktor R. Tóth
https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-021-00816-4