铁对太湖水体典型藻类生长及光谱特征的影响

• 作 者: 郑太辉
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2010年期

为了解水体中Fe供给浓度对藻类生长及光谱的影响与机理,本研究采用室内培养试验,研究不同铁(Fe)浓度处理下太湖藻类叶绿素、蛋白质含量随时间的变化规律,同时使用UniSpec光谱分析仪采集藻类反射光谱信息。通过导数光谱(一阶微分光谱)技术、“红边”光学参数(“红边”位置)对藻类光谱进行转化与定量提取,并与藻体叶绿素含量、蛋白质含量、Fe含量进行相关分析,进而筛选出与之对应的敏感光谱波段,初步建立“培养液中Fe含量-藻体Fe含量-藻体叶绿素、蛋白质含量-藻体光谱”的关系模型。研究结果如下:　　
(1)藻体内Fe含量与培养液Fe存在正相关关系。　　
(2)Fe不足抑制藻类叶绿素合成,过高Fe培养前20 d促进藻类叶绿素的合成,后抑制藻类叶绿素合成；过低和过高的Fe均会抑制藻类蛋白质合成,适宜的Fe供给有利于藻体蛋白质代谢。　　
(3)不同Fe浓度下,藻类原始反射光谱,均在530 nm处出现一个较强的反射峰,在680～710 nm之间反射率呈现急剧上升趋势。Fe供应不足和过量情况下,藻类光谱“红边”位置明显向短波方向移动,即“红边”位置“蓝移”。　　
(4)藻类叶绿素含量与反射光谱在430～710 nm区间具有较好的相关性。植被指数SR705、ND705与藻类叶绿素含量的相关性显著,藻体叶绿素含量与藻类光谱红边位置呈线性相关关系。　　
(5)藻体蛋白质含量与反射光谱在波长423～724 nm区间保持稳定的相关性,而大于724 nm的波段,相关性较低。藻类光谱“红边”位置、植被指数与藻体蛋白质含量相关性极显著。　　
综上所述,藻类光谱“红边”位置在表征受Fe影响下藻类叶绿素、蛋白质含量方面具有较高的灵敏度,而植被指数SR705、ND705对藻类叶绿素变化具有较好的敏感性,植被指数SR680、SR705、ND680、ND705、mSR705和mND705对藻类蛋白质含量的变化具有较好的敏感性。因此,藻类光谱植被指数和红边位置均适宜作为表征Fe影响下藻类光谱的特征指标。