探讨草地群落光谱特征与养分含量的关系， 可为采用高光谱技术诊断草地群落营养状况， 对推进快速无损检测技术应用于草地施肥管理具有重要意义。 以黄土丘陵区典型草地群落， 白羊草（Bothriochloa ischaemum）群落为研究对象， 设置4个氮添加（0、 25、 50和100 kg N·ha-1·yr-1）和4个磷添加(0、 20、 40和80 kg P2O5·ha-1·yr-1)处理。 基于群落冠层光谱和群落氮磷养分含量测定， 结合红边区域内一阶导数处理， 在植被指数、 特征波段和红边参数组成的18个光谱特征参数中， 采用逐步回归方法（SWR）筛选出对白羊草群落氮磷含量及氮磷比敏感的光谱特征参数， 并建立反演模型对草地群落地上部分全氮含量和地上部分全磷含量及其比值进行估测。 结果表明: 白羊草群落氮磷含量随施氮量增加而增加， 氮磷比随施磷量增加而减少; 氮磷添加下光谱反射率在可见光波段与施肥量成反比， 近红外波段与施肥量成正比， 红边区域内一阶导数的“双峰现象”受氮磷添加影响显著; 一些对草地群落氮磷含量较敏感的光谱特征对氮磷含量及氮磷比估测起重要作用， 其中三波段光谱指数(TBSI), R910和红边幅值(AMP)对氮含量的估测模型有极大贡献（R2=0.87, F=18.8***）， 而磷含量估测中差值植被指数(DVI), 修正红边简比率指数(mSR705), R430, R660和AMP对模型贡献明显（R2=0.91, F=20.51***）， Slope725对氮磷比的估测模型贡献最大（R2=0.54, F=5.14***）。 该研究运用高光谱技术实现对白羊草群落养分含量的快速精准估测， 在氮磷含量及其比值与光谱特征参数存在显著相关性的基础上， 成功筛选出建立模型精度最高的参数组合， 为大面积监测氮磷添加后草地养分含量方法和参数选择奠定了基础。

在全球范围内, 低温冻害已经成为了冬小麦减产的主要灾害之一, 而高光谱遥感技术已成为一种有效的监测与预防手段。 为了探究拔节期冬小麦冠层高光谱对低温胁迫的响应规律, 通过低温胁迫试验, 对同一品种拔节期冬小麦在-2, -4和-6 ℃等3个温度梯度下处理12 h, 并测定其冠层光谱反射率, 提取红边参数, 从而研究低温胁迫对冬小麦冠层光谱特征的影响。 结果表明, 冬小麦在遭受低温胁迫后, 在近红外波段冠层光谱反射率随着低温胁迫程度的加大而升高, 而在可见光波段则降低, 并出现“绿峰”减弱, “红谷”抬升的现象。 另外, 对原始光谱进行一阶微分处理后, 其一阶微分光谱随低温胁迫程度的加剧, 出现向短波方向移动, 红边位置也出现“蓝移”现象, 红边面积与红边幅值也出现逐渐增大的趋势。 研究表明冬小麦在拔节期遭受低温胁迫以后, 其冠层光谱对其响应敏感, 利用高光谱技术可以实现冬小麦冻害的有效监测。

通过实地光谱测量, 研究了不同碱化程度土壤上向日葵在不同生育期冠层光谱反射率、 红边参数及与对应的土壤碱化度和pH之间的关系。 结果表明, 不同碱化程度土壤上向日葵生育期冠层反射光谱具有绿色植物的光谱反射特征, 随着向日葵生育期的推进, 向日葵冠层光谱反射率逐渐增大, 到开花期在809 nm处形成一个高的反射峰。 在近红外短波范围, 向日葵光谱反射率随碱化程度的减轻而增大。 用红边一阶微分光谱特征参数分析, 向日葵冠层反射光谱红边位置在整个生育期处于702～720 nm之间, 并随着碱化程度的加重, 红边位置和红边斜率呈“蓝移”现象; 而在同一碱化程度水平上, 随向日葵生育期的推进, 红边位置和红边斜率均出现先“红移”后“蓝移”的现象。 相关分析和回归分析显示, 土壤碱化度、 pH与红边位置均呈极显著正相关和二次多项式关系, R2值分别为0745 6和0615 3。

在不同的水分胁迫梯度下, 利用实验区小麦不同生长期光谱反射率观测数据, 研究水分胁迫对小麦光谱反射率、 红边参数及小麦产量的影响。 首先分析水分胁迫对小麦光谱反射率的影响, 然后利用小麦光谱反射率的一阶微分得到小麦光谱反射率的红边位置和红边幅度参数, 分析了水分胁迫对小麦光谱红边参数的影响, 最后利用水分胁迫下的红边幅度和小麦产量的关系, 阐述了小麦水分胁迫下的光谱反射率特征与小麦产量的关系。 研究结果表明, 水分胁迫下小麦的红边位置在生长期前期出现红边位置红移现象, 生长期后期出现红边位置蓝移现象。 水分胁迫下的小麦的红边幅度在不同的生长期表现出不同的变化特征: 生长期初期随着水分胁迫的增加而红边幅度增大, 生长期后期随着水分胁迫的增加而红边幅度减小。 小麦的红边幅度在拔节生长期前与小麦产量呈负相关而拔节生长期之后呈正相关, 且不同生长期小麦的红边幅度与小麦的产量的相关系数不同。

以佛坪自然保护区为研究区域, 选取不同开花状态的大熊猫主食竹种巴山木竹、 秦岭箭竹和龙头竹进行高光谱遥感测定, 用原始光谱分析法和红边参数法分析开花对大熊猫主食竹光谱特征的影响。 结果表明: (1)开花改变了各种竹子叶片反射光谱, 龙头竹三种状态之间的光谱差异最大, 其次为秦岭箭竹; (2)开花后, 巴山木竹红边位置未发生明显移动, 而秦岭箭竹和龙头竹则发生“蓝移”。 研究发现原始光谱特征和红边位置在不同开花状态下都发生了变化, 可以为大熊猫主食竹开花的遥感预测提供一定的实验基础及理论依据。