缺水、高温和高水汽压差(VPD)等通常是限制作物生产率和产量的关键因素。近些年气候变化加剧了干旱高温事件的发生,导致作物干旱胁迫频频发生,影响了作物的产量和品质。因此,科学的水资源管理以及实时评估植物胁迫对改善灌溉策略,提高作物产量和品质等至关重要。
加利福尼亚大学研究人员在一处葡萄园开展了作物胁迫的相关研究,旨在利用植被指数与GPP的关系来检测作物短期胁迫响应与生长恢复事件。在这项研究中,1套塔基光学遥感系统安装在四个葡萄园子地块的中心位置,用于持续获取不同地块的植被指数;4套开路涡动相关系统(IRGASON)分别布置在4个子地块,用于持续获取不同地块的总固碳量,此外还监测了土壤水分及空气颗粒物的变化等(各项监测指标及其重要性见下图)。
研究期间发生了四次作物胁迫事件,导致作物胁迫发生的因子包括土壤水分缺失,高温以及由于附近山火发生导致空气中颗粒物增加等。作者比较了归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)和光化学反射指数(Photochemical Reflectance Index, PRI)与总初级生产力(Gross Primary Productivity, GPP)的变化关系。结果表明,NDVI在胁迫事件中几乎没有发生改变。相比之下,PRI在追踪短期胁迫引起的GPP下降和恢复事件非常有效。同时研究也指出,PRI等植被指数虽然能够有效检测作物胁迫事件,但在长期监测过程中,需要利用去趋势化方法将短期胁迫引起的PRI变化从长期季节因素引起的PRI变化分离出来(见下图),以便提高检测性能。