干旱胁迫提前预警：地物光谱仪如何识别植物健康状态？

当田野开始发黄，庄稼叶片下垂，许多人才意识到干旱来临。但对农业科研人员和生态学者而言，等到“黄叶子”出现，已经太晚了。如何更早识别植物是否遭受干旱胁迫?答案藏在看不见的“光谱信号”中。

一、植物“隐形求救”的信号，能看见吗？

干旱胁迫下的植物会发生一系列生理变化，比如气孔关闭、叶绿素含量下降、水分含量减少等。这些变化，肉眼可能察觉不到，但在反射光谱中却会留下痕迹。

地物光谱仪，正是用来捕捉这些“隐形变化”的关键工具。它可以在400nm至2500nm的波段内，精确测量植物对不同波长光的反射率，从而揭示植物叶片的健康状态、水分含量以及光合效率等信息。

二、干旱胁迫下，植物的光谱会发生哪些变化？

在遭遇干旱时，植物的光谱反射曲线会出现几个关键变化：

近红外区（NIR，约700–1300nm）反射率下降：这个波段与叶片的细胞结构密切相关。当水分减少，细胞塌陷，结构松散，NIR反射率会降低。

可见光区（尤其是红光）吸收变化：干旱时叶绿素含量下降，导致红光吸收减弱，反射率上升。

短波红外区（SWIR，约1300–2500nm）反射增强：该波段对水分极为敏感，水分下降会导致该区域反射率升高。

通过对比这些波段的反射特征，可以判断植物是否处于正常、水分胁迫或严重干旱的状态。

三、常见的植被指数如何揭示干旱？

地物光谱仪采集的原始数据，可以计算出多种植被指数，比如：

NDVI（归一化植被指数）：衡量绿植覆盖度，反映光合作用效率，干旱胁迫时会下降;

PRI（光合反射指数）：与植物光合活动有关，可用于检测短期胁迫;

WI（水分指数）：基于近红外特定波段组合，对植物水分含量敏感。

这些指数结合使用，可以更准确地识别不同程度的干旱胁迫状态。

四、为何提前预警如此关键？

传统的干旱监测往往依赖气象数据或者目视评估，滞后性强。而利用地物光谱仪进行定期监测，可以在植物尚未出现明显生理衰退前，就捕捉到微小变化，提前发出预警。

这在农业、林业、生态保护中意义重大——能提早干预、灌溉或调整种植策略，避免重大损失。

五、小结

干旱带来的影响不可小觑，但植物并不是“无声的受害者”。借助地物光谱仪，我们可以“看见”它们的健康状态，听懂它们无声的求救，从而赢得关键的应对时间。未来，随着遥感技术的不断发展，光谱监测将在农业气象预警和生态监控中扮演越来越重要的角色。

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审核编辑 黄宇