利用无人机三维成像、现场以及实验室测量相结合的方法评估红石膏填埋场中不同树种的水分蒸发和微量元素吸收


发布时间:

2022-01-10

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

  红石膏是钛提取生产活动的副产物,富含各类微量金属元素包括铁元素和锰元素等。在红石膏填埋场中由于植被缺乏可导致微量元素的粉尘富集与浸出,对大气环境以及周边水质产生不利影响。植物管理方法近年来被证明能够以可持续的方式有效地解决土壤管理问题。

 

       本研究的主要目的是通过评估不同树种的水分蒸发和微量元素吸收能力,挑选出能在红石膏土壤环境中抑制微量元素粉尘扩散、产出富含锰元素的生物量和增加潜在蒸散的优质树种。共有16个不同树种被作为研究对象,利用无人机遥感成像结合曲面积分法估算了树冠层叶面积和树木高度,以最大气孔导度和最小叶水势量化了蒸腾能力,测定了相关微量元素的含量。研究结果表明,无人机三维成像遥感技术能够实现红石膏填埋场中树冠层叶面积的准确估计。结合无人机三维成像的叶面积估计结果和气体交换测量结果计算出的冠层导度能够评估树木的水流管理能力。利用筛选的木本树种的高蒸腾作用能够大大减少通过垃圾填埋场的水入渗量,从而控制相关的环境风险和处理成本。在植物管理中更常用的物种,如杨柳科树木,由于潜在蒸腾速率有限,所以无法有效地解决本研究中的问题。实验室内的栽种实验结果证明了树种对微量元素的吸收能力不会与蒸腾速率产生拮抗作用,反而存在潜在伴生关系,为植物分解和生态催化研究领域提供了新的视角,将植物管理与丰富的生物量的附加值相结合。在展望中,研究者指出将针对大气光谱校正以及基于遥感技术测定植物和土壤中的金属浓度等方向进行进一步研究。

 

  图1 基于无人机遥感技术采集的树冠三维图像(A)使用Metashape-AGISOFT摄影测量软件生成的图像; (B)人工圈定的树冠图

 

  图2 不同树种的蒸腾速率相关指标(A)最大气孔导度;(B)最小叶水势

 

  图3 基于无人机遥感技术获得的各项表型参数(A)树高;(B)叶面积;(C)NDVI归一化指标指数;(D)冠层导度

 

  图4(A)不同树种的蒸腾速率;(B)叶片中锰元素含量

 

       来源:Tatin-Froux F, Gallinet G, Colin J M, et al. A combined approach utilizing UAV 3D imaging methods, in-situ measurements, and laboratory experiments to assess water evaporation and trace element uptake by tree species growing in a red gypsum landfill[J]. Journal of Hazardous Materials, 2021: 127977.

 

  编辑:张金诺

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