摘要：探討施肥后草地群落優(yōu)勢(shì)種光譜特征響應(yīng)和差異，對(duì)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)草地施肥效應(yīng)有重要意義。以黃土丘陵區(qū)6個(gè)典型優(yōu)勢(shì)種［白羊草（Bothriochloa ischaemum）、長(zhǎng)芒草（Stipa bungeana）、達(dá)烏里胡枝子（Lespedeza davurica）、菊葉委陵菜（Potentilla tanacetifolia）、蒙古蒿（Artemisia mongolica）和鐵桿蒿（Artemisia sacrorum）］為對(duì)象，測(cè)定并提取了不同施氮磷處理下的7個(gè)光譜特征參數(shù)。結(jié)果表明：相比未施肥，單施氮或磷均降低6個(gè)優(yōu)勢(shì)種在“藍(lán)谷”、“綠峰”和“紅谷”處的光譜反射率；氮磷配施后，各優(yōu)勢(shì)種的紅邊幅值（AMP）和紅邊面積（Sred）呈增加趨勢(shì)，白羊草、達(dá)烏里胡枝子、菊葉委陵菜和鐵桿蒿的差值植被指數(shù)（DVI）均增大。結(jié)果表明，光譜特征參數(shù)可有效反映黃土丘陵區(qū)草地優(yōu)勢(shì)種的氮磷施肥效應(yīng)，植被指數(shù)DVI，NDVI和GNDVI相比RVI更適合于評(píng)價(jià)草地群落優(yōu)勢(shì)種對(duì)施氮磷肥的響應(yīng)和差異。

關(guān)鍵詞：紅邊參數(shù)；植被指數(shù)；光譜特征；草地群落；黃土高原

中圖分類號(hào)：S812 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0435（2024）04-1094-11

Effects of Nitrogen and Phosphorus Application on Spectral Characteristics of Six Typical Grassland Dominant Species in Loess Hilly-gully Region

GUAN Ya-jun WANG Shao-yan2， CHEN Zhi-fei3， LUO Yang ZHOU Jun-jie JIAN Chun-xia2， XU Pei-dan MOU Ying-kun XU Bing-cheng2，4*

Abstract：Exploring the spectral feature responses and differences of dominant species in grassland communities after fertilization is important for accurately evaluating the effects of grassland fertilization. Spectral characteristics of six dominant species （Bothriochloa ischaemum，Stipa bungeana，Lespedeza davurica，Potentilla tanacetifolia，Artemisia mongolica and Artemisia sacrorum） in the loess-hilly region was determined and analyzed，and seven spectral parameters were also extracted for evaluating the differences among the dominant species after N and P fertilizer applications. Compared to no fertilization，the individual application of N or P fertilizers reduced the spectral reflectance of the six dominant species at “Blue Valley”，“Green Peak” and “Red Valley”. The amplitude （AMP） and red edge area （Sred） of each dominant species generally showed an increasing trend following N and P co-application，and the difference vegetation index （DVI） values of B. ischaemum，L. davurica，P. tanacetifolia and A. sacrorum exhibited an increasing trend. All these findings indicated that the spectral characterization parameters could effectively reflect the effects of N and P fertilization on grassland dominant species in loess hilly-gully region，and vegetation index such as DVI，NDVI and GNDVI were more suitable to evaluate the response and differences among grassland dominant species to N and P fertilization than RVI.

Key words：Red edge parameter;Vegetation index;Spectral characteristic;Grassland community;Loess Plateau

草地是我國(guó)最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，約占國(guó)土總面積的41%［1］。草地生態(tài)系統(tǒng)在水土保持、水文循環(huán)、景觀維持、生物多樣性保護(hù)和畜牧業(yè)發(fā)展等方面均具有重要作用［2-3］。在半干旱黃土高原區(qū)，由于人類活動(dòng)和土壤侵蝕的影響，草地恢復(fù)速度慢，生產(chǎn)力偏低，這與土壤養(yǎng)分含量低密切相關(guān)［4-5］。施肥是一項(xiàng)重要的草地管理和恢復(fù)調(diào)控措施。研究表明，外源施氮磷肥對(duì)促進(jìn)半干旱黃土丘陵區(qū)退耕草地恢復(fù)效果明顯［6-7］，其原因是施氮磷肥可有效提高土壤氮磷有效性，提升草地植物的光合能力，促進(jìn)草地植被的生長(zhǎng)，但其效果與氮磷施肥量的配比有關(guān)，不同物種間也存在較大差異［8-10］。因此，明確草地群落中不同物種對(duì)施氮磷肥的響應(yīng)，對(duì)揭示草地施肥效應(yīng)具有重要意義。

高光譜技術(shù)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、生態(tài)和環(huán)境等領(lǐng)域［11］。利用光譜高分辨率，有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)地物特征的精準(zhǔn)識(shí)別、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和地物特征表征［12］。實(shí)時(shí)了解不同類型草地群落中物種組成變化，對(duì)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)草地類型和草地質(zhì)量，監(jiān)測(cè)草地退化特征與恢復(fù)進(jìn)程等具有重要意義。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用高光譜技術(shù)對(duì)不同地區(qū)、不同類型的草地群落光譜特征進(jìn)行了觀測(cè)和分析，但對(duì)黃土丘陵區(qū)典型草地群落優(yōu)勢(shì)種的光譜特征研究較少［13］。

優(yōu)勢(shì)種通常數(shù)量多、生物量高、生活能力強(qiáng)，在維持群落結(jié)構(gòu)和功能方面起著關(guān)鍵作用。在半干旱黃土高原區(qū)，外源養(yǎng)分輸入對(duì)草地群落的影響主要取決于優(yōu)勢(shì)種的響應(yīng)和適應(yīng)能力［14-15］。長(zhǎng)芒草（Stipa bungeana）和白羊草（Bothriochloa ischaemum）均為禾本科多年生草本植物，抗旱能力強(qiáng)、耐踐踏，具有良好的固土保水作用［4］；達(dá)烏里胡枝子（Lespedeza davurica）為豆科草本狀半灌木，耐干旱、適生性強(qiáng)［4］；菊葉委陵菜（Potentilla tanacetifolia）為薔薇科多年生草本植物，有很強(qiáng)的生長(zhǎng)能力和適應(yīng)能力［16］；蒙古蒿（Artemisia mongolica）和鐵桿蒿（Artemisia sacrorum）均為菊科蒿屬多年生草本植物，繁殖能力強(qiáng)，根蘗發(fā)達(dá)，具有較強(qiáng)抗旱力，是中國(guó)溫帶、暖溫帶森林草原地帶主要植物［17］。這6種草地植物均是黃土丘陵區(qū)退耕草地群落演替過(guò)程中的典型優(yōu)勢(shì)種，明確各優(yōu)勢(shì)種對(duì)施氮磷肥的響應(yīng)特征和差異，對(duì)該區(qū)草地資源管理中施肥措施的合理運(yùn)用具有指導(dǎo)價(jià)值。因此，本研究選擇這6種草地群落優(yōu)勢(shì)植物，通過(guò)測(cè)定其近地表光譜反射率，計(jì)算分析不同氮磷施肥量配比下各優(yōu)勢(shì)種紅邊參數(shù)和植被指數(shù)的變化和差異，從光譜特征角度探究黃土丘陵區(qū)典型草地優(yōu)勢(shì)種對(duì)施氮磷肥的響應(yīng)，為利用高光譜技術(shù)快速無(wú)損監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)區(qū)域草地恢復(fù)效果和進(jìn)程提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)樣地位于陜西省延安市安塞區(qū)紙坊溝流域（36°42′42″～36°42′28″N，109°13′46″～109°16′03″E，平均海拔1 372 m），總面積約8.27 km2，屬暖溫帶半干旱氣候，年均降水量528.8 mm，年均溫度8.9℃，年總輻射量為493 kJ·cm-2，年蒸發(fā)量1 500～1 900 mm。該區(qū)地處黃土高原腹地，是典型森林草原交錯(cuò)區(qū)，土壤以土質(zhì)疏松的黃綿土為主，草地優(yōu)勢(shì)種主要有長(zhǎng)芒草、白羊草、達(dá)烏里胡枝子、菊葉委陵菜、蒙古蒿和鐵桿蒿等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

氮磷施肥試驗(yàn)于2017年開始。樣地沿坡順向設(shè)置，四周用護(hù)欄圍住以防止放牧和人類干擾，且沒(méi)有灌溉、刈割等干擾措施。采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，在布設(shè)的樣地中隨機(jī)選擇3個(gè)5 m×20 m區(qū)組，每個(gè)區(qū)組為一個(gè)重復(fù)，間距1 m，各區(qū)組中選取3個(gè)4 m×4 m樣地為主區(qū)，主區(qū)間隔1 m，每個(gè)主區(qū)再選取3個(gè)2 m×2 m樣地為副區(qū)。

主區(qū)作施氮（含N量15.5%的硝酸銨鈣，5Ca（NO3）2·NH4 NO3·10H2O）處理，根據(jù)黃土丘陵區(qū)平均氮沉降量（21.76 kg·hm-2·a-1），依次設(shè)置施氮量為氮沉降量的2倍和4倍［N0（不施氮），N50（50 kg·hm-2·a-1），N100（100 kg·hm-2·a-1）］；副區(qū)作施磷（含45% P2O5的重過(guò)磷酸鈣，Ca（H2PO4）2·CaHPO4）處理，依據(jù)劉海威等［18］在黃土丘陵區(qū)退耕草地的施磷標(biāo)準(zhǔn)（32.55 kg·hm-2·a-1），設(shè)置磷肥濃度梯度為：P0（不施磷），P40（40 kg·hm-2·a-1），P80（80 kg·hm-2·a-1）。樣地共設(shè)置9個(gè)主區(qū)，27個(gè)副區(qū)。肥料于2017—2022年每年的5月雨前均勻撒入地表，其中2022年的施肥時(shí)間為5月19日。

1.3 光譜數(shù)據(jù)采集

光譜數(shù)據(jù)采用UniSpec-SC便攜式野外地物光譜分析儀（PP Systems公司，美國(guó)）采集，于2022年8月26日植物生長(zhǎng)高峰期進(jìn)行。測(cè)量波段范圍為310～1130 nm，共256個(gè)波段，絕對(duì)精度＜0.3 nm。測(cè)定時(shí)要求天氣明朗無(wú)云、干燥無(wú)風(fēng)。為減少太陽(yáng)入射角變化對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，選定入射角最小時(shí)段為北京時(shí)間11：30—13：30［19］。每個(gè)處理選取同一物種5～10植株，將其聚攏在一起，用絨線合成一束后進(jìn)行光譜測(cè)量，測(cè)量高度需保證視場(chǎng)內(nèi)只有優(yōu)勢(shì)種冠層，以免土壤和其他類型植物的干擾［20］。測(cè)定光譜反射率時(shí)，探頭離冠層頂部的距離設(shè)定為1.0 m（冠層直徑小于20 cm的測(cè)量距離縮短到0.5 m），探頭與植被冠層位置呈90°，探頭視場(chǎng)角度為20°，需分別旋轉(zhuǎn)0°，120°，240°和360°進(jìn)行測(cè)量，探頭對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)角度掃描各優(yōu)勢(shì)種冠層共10次，該優(yōu)勢(shì)種冠層光譜反射率為10次掃描均值［21］。為保證探頭的靈敏度和準(zhǔn)確度，測(cè)量過(guò)程中采用標(biāo)準(zhǔn)白板及時(shí)校正［22］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 原始數(shù)據(jù)整理 利用Multispec 5.1數(shù)據(jù)處理軟件讀取反射光譜原始數(shù)據(jù)，為確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，剔除明顯異常光譜曲線后，計(jì)算相同施肥處理下各優(yōu)勢(shì)種冠層光譜反射率均值。

1.4.2 光譜微分計(jì)算 高光譜數(shù)據(jù)具有豐富的光譜信息，但存在大量冗余數(shù)據(jù)。由于不同物種的光譜反射率非常相似，需要增強(qiáng)物種間光譜特征（如光譜反射或吸收特征）的差異，減少物種識(shí)別無(wú)用的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)源［23］。光譜微分變換是高光譜技術(shù)中最常用的特征分析方法之一，可最大限度降低土地背景效應(yīng)和大氣對(duì)草地光譜特征的影響［24-25］。本研究采用一階微分方法增強(qiáng)物種間差異分析，微分光譜表達(dá)式為：

R′（λi）= ［R（λi＋1） – R（λi-1）］/ 2Δλ（1）

式中，λi代表波長(zhǎng)位置，R（λi）和R′（λi）分別表示該波長(zhǎng)處的光譜反射率和一階微分光譜值，Δλ表示2個(gè)相鄰波長(zhǎng)的間距。

1.4.3 光譜特征參數(shù)選取 參照相關(guān)文獻(xiàn)和本研究需要，重點(diǎn)選擇3個(gè)紅邊參數(shù)和4個(gè)植被指數(shù)進(jìn)行計(jì)算和分析（表1）。

光譜紅邊是植物葉片葉綠素在紅光波段對(duì)光的強(qiáng)烈吸收與葉片內(nèi)部組織在近紅外波段對(duì)光的多次散射形成的強(qiáng)反射造成的，光譜反射率通常在680～760 nm間形成一個(gè)陡坡［26］，具體參數(shù)包括紅邊幅值（Amplitude，AMP）、紅邊位置（Red edge position，REP）和紅邊面積（Sred）。紅邊幅值為光譜在680～760 nm內(nèi)一階微分最大值。紅邊位置為光譜在680～760 nm內(nèi)紅邊幅值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。紅邊面積為光譜在680～760 nm內(nèi)一階微分值的總和。

植被指數(shù)根據(jù)來(lái)自電磁波譜的可見(jiàn)光和近紅外區(qū)域的光譜信息（即光譜反射率）組合計(jì)算獲得，可利用葉綠素吸收帶和植被結(jié)構(gòu)特征來(lái)評(píng)估植被狀態(tài)［27］。其中，差值植被指數(shù)（DVI）對(duì)環(huán)境變化極為敏感，計(jì)算簡(jiǎn)單且適用于監(jiān)測(cè)植被的生態(tài)環(huán)境；比值植被指數(shù)（RVI）是綠色植被的靈敏指示參數(shù)，數(shù)值越大，表明植被覆蓋度越高；歸一化植被指數(shù)（NDVI）可消除部分輻射誤差，用于監(jiān)測(cè)植被生長(zhǎng)狀態(tài)，數(shù)值范圍是-1≤NDVI≤1，負(fù)值表示地面覆蓋物為云、水、雪等，0表示有巖石或裸土等，正值表示有植被覆蓋，且數(shù)值越大，植被長(zhǎng)勢(shì)越好；綠色歸一化植被指數(shù)（GNDVI）用于評(píng)估植被光合活性，與葉綠素含量有顯著正相關(guān)關(guān)系［28-29］。紅邊參數(shù)和植被指數(shù)與葉綠素含量相關(guān)性高，間接反映植被在生長(zhǎng)過(guò)程中的變化，可作為指示植被生長(zhǎng)狀況的指標(biāo)。

1.4.4 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)整理采用Microsoft Excel 2019和SPSS 26.0，采用Origin Pro 2021作圖。不同施氮磷肥處理下各優(yōu)勢(shì)種各光譜特征指標(biāo)（AMP，Sred，DVI，RVI，NDVI，GNDVI）差異顯著性采用單因素方差分析（One-way ANOVA）。采用雙因素方差分析（Two-way ANOVA）用于檢驗(yàn)施氮和磷的主效應(yīng)及氮磷配施交互作用對(duì)各光譜特征參數(shù)的影響。不同施肥處理下各優(yōu)勢(shì)種的光譜特征曲線采用Origin Pro 2021中Savitzky-Golay平滑處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 光譜反射率

由圖1可知，各施肥處理下6個(gè)優(yōu)勢(shì)種的冠層光譜曲線大致相同，總體呈“一峰兩谷”的變化，即在可見(jiàn)光480 nm和680 nm左右處的藍(lán)光和紅光波段形成吸收谷，分別稱為“藍(lán)谷”和“紅谷”，在555 nm左右的綠光波段形成反射峰，稱為“綠峰”。與未施肥（N0P0）相比，單施氮或磷均不同程度降低了6個(gè)優(yōu)勢(shì)種在“藍(lán)谷”、“綠峰”和“紅谷”處的光譜反射率，而氮磷配施對(duì)各優(yōu)勢(shì)種的光譜反射率無(wú)顯著影響。

圖2對(duì)比分析了同一氮磷肥處理下6個(gè)優(yōu)勢(shì)種的光譜曲線特征?？梢钥闯觯魈幚硐麻L(zhǎng)芒草在“藍(lán)谷”、“綠峰”和“紅谷”處光譜反射率存在最大值，其余5個(gè)優(yōu)勢(shì)種的差異并不顯著。光譜反射率在710～760 nm間隨波長(zhǎng)增加急劇升高，形成反射陡坡，稱為“紅邊”，在近紅外波段有較高反射率，形成反射平臺(tái)，但各優(yōu)勢(shì)種間出現(xiàn)明顯差異：長(zhǎng)芒草的反射率在單施氮、磷和中低氮磷條件下均遠(yuǎn)高于其他5個(gè)優(yōu)勢(shì)種。在N100處理下，隨施磷量增加，達(dá)烏里胡枝子的反射率逐漸增大，而白羊草和蒙古蒿的反射率呈逐漸下降趨勢(shì)。

2.2 紅邊參數(shù)

與未施肥相比，單施氮顯著增大了長(zhǎng)芒草、菊葉委陵菜和蒙古蒿的AMP和Sred值（P＜0.05），但對(duì)白羊草、達(dá)烏里胡枝子和鐵桿蒿的無(wú)顯著影響；單施磷顯著增大了達(dá)烏里胡枝子和菊葉委陵菜的AMP和Sred值（P＜0.05），而白羊草和蒙古蒿均隨施磷量增大而降低（圖3和圖4）。N50處理下，白羊草、達(dá)烏里胡枝子、菊葉委陵菜和鐵桿蒿的AMP和Sred值隨施磷量增大呈不同幅度增長(zhǎng)，均在P80時(shí)達(dá)到最大值，AMP值最大增幅分別為24.48%，4.79%，49.52%，41.78%，Sred值的最大增幅分別為18.83%，10.66%，57.99%，47.77%；長(zhǎng)芒草和蒙古蒿的AMP和Sred值隨施磷量增加呈先增大后減小的趨勢(shì)。N100處理下，白羊草、長(zhǎng)芒草、達(dá)烏里胡枝子、蒙古蒿和鐵桿蒿的AMP和Sred值總體呈增大趨勢(shì)，且鐵桿蒿和達(dá)烏里胡枝子在施磷后的AMP和Sred值均顯著大于P0處理（P＜0.05）。

2.3 植被指數(shù)

單施氮極顯著增大長(zhǎng)芒草的DVI，NDVI和GNDVI值（P＜0.01），最大增幅分別為55.33%，60.11%，36.82%，但其RVI值隨施氮量增加逐漸減小；單施磷顯著增大了達(dá)烏里胡枝子的DVI，NDVI和GNDVI值（P＜0.05），最大增幅分別為36.11%，22.21%，16.76%，而蒙古蒿的DVI和NDVI值、達(dá)烏里胡枝子和鐵桿蒿的RVI值在施磷后下降（圖5～圖8）。氮磷配施后，鐵桿蒿的DVI值顯著高于未施肥處理（P＜0.05）。N50處理下，白羊草、達(dá)烏里胡枝子、菊葉委陵菜和鐵桿蒿的DVI值隨施磷量增大逐漸升高，最大增幅分別為15.79%，9.96%，51.87%，41.53%；N100處理下，菊葉委陵菜的DVI值隨施磷量增加而增大，在P80處有最大值，增幅為36.42%。

3 討論

光譜反射率是地物在特征波段的反射通量與該波段的入射通量比，能反映植被對(duì)光吸收的能力，吸收越多，光譜反射率越低，植被光能利用率就越高，而植被對(duì)不同波段的吸收能力與其冠層結(jié)構(gòu)及葉片生理生化特性、生長(zhǎng)階段等都有密切關(guān)系［30］。在可見(jiàn)光波段，葉綠素含量是影響植被光譜反射率的主導(dǎo)因素，由于綠色植物具有一系列特有的光譜響應(yīng)特征，且葉綠素主要吸收紅光和藍(lán)紫光，因此光譜反射率形成“藍(lán)谷”“綠峰”和“紅谷”［30］。外源施肥會(huì)影響植被葉綠素含量，光譜反射率也會(huì)隨之發(fā)生改變。本研究中，單施氮和單施磷均顯著降低了6個(gè)優(yōu)勢(shì)種在“藍(lán)谷”“綠峰”和“紅谷”處的光譜反射率，說(shuō)明施氮和磷能提高植被葉片葉綠素含量，增強(qiáng)植被對(duì)光的吸收能力［22］。單施磷后達(dá)烏里胡枝子“藍(lán)谷”“綠峰”和“紅谷”處光譜反射率顯著降低，表明施磷肥緩解了達(dá)烏里胡枝子的磷限制，其原因是施磷可為根瘤固氮作用提供能量，起到以磷促氮的效果；另一方面，施磷后葉片葉綠素含量增加，能吸收更多紅光和藍(lán)紫光，有利于提高植物光合能力［4］。與未施肥（N0P0）相比，氮磷配施后，菊葉委陵菜在“藍(lán)谷”“綠峰”和“紅谷”處的光譜反射率僅在N50P40處理下降低，可能是其長(zhǎng)期生長(zhǎng)在養(yǎng)分缺乏半干旱區(qū)，氮磷養(yǎng)分內(nèi)穩(wěn)性較高，低濃度氮磷配施即可有效促進(jìn)其生長(zhǎng)［16，31］。在近紅外波段（760～900 nm），長(zhǎng)芒草的反射率處于最高位置，但隨施肥量增大，與其他5個(gè)優(yōu)勢(shì)種差距縮小，其中鐵桿蒿在N100P40和N100P80下高于長(zhǎng)芒草，這可能是因?yàn)殍F桿蒿植株成簇生長(zhǎng)，低氮磷養(yǎng)分供應(yīng)無(wú)法滿足其生長(zhǎng)必需，當(dāng)外源養(yǎng)分增多，鐵桿蒿吸收更多養(yǎng)分來(lái)保證其生長(zhǎng)所需［32］。

紅邊參數(shù)與葉綠素含量、地上生物量、生長(zhǎng)狀態(tài)等均有緊密聯(lián)系。紅邊幅值和紅邊面積值越大，表明植被覆蓋度越高、長(zhǎng)勢(shì)越好［26］。在本研究中，單施氮和磷顯著增大了菊葉委陵菜和蒙古蒿的AMP和Sred值，說(shuō)明施氮磷肥提高了土壤氮磷可利用性，菊葉委陵菜和蒙古蒿能快速汲取土壤養(yǎng)分，有利于提高光能利用率。氮磷配施時(shí)，6個(gè)優(yōu)勢(shì)種的紅邊參數(shù)呈不同變化：N50處理下，白羊草、菊葉委陵菜和鐵桿蒿的AMP和Sred值隨施磷量增加呈不同幅度的增大，增幅表現(xiàn)為鐵桿蒿＞菊葉委陵菜＞白羊草，說(shuō)明在氮磷配施條件下，鐵桿蒿比菊葉委陵菜和白羊草更敏感；N100處理下，長(zhǎng)芒草和蒙古蒿的AMP和Sred值隨施磷量增加表現(xiàn)為先降后升，在P80達(dá)最大值，鐵桿蒿在P40出現(xiàn)最大值?？傮w來(lái)看，白羊草和鐵桿蒿在N100P40條件下，而長(zhǎng)芒草、達(dá)烏里胡枝子、菊葉委陵菜和蒙古蒿在N100P80條件下的生長(zhǎng)狀態(tài)最好。上述表明，施氮磷肥能促進(jìn)黃土丘陵區(qū)草地優(yōu)勢(shì)種生長(zhǎng)，促進(jìn)退化草地植被恢復(fù)［33］。但不同物種對(duì)氮磷肥響應(yīng)存在差異，因此需要根據(jù)各優(yōu)勢(shì)種的氮磷需求，尋求合適的氮磷施肥量配比，以達(dá)到整體提高各優(yōu)勢(shì)種的光能利用率［34］。

作為定量評(píng)估綠色植被生長(zhǎng)狀況的關(guān)鍵指標(biāo)，植被指數(shù)已廣泛應(yīng)用于地表植被監(jiān)測(cè)和評(píng)估［28］。本研究中，單施氮后長(zhǎng)芒草和蒙古蒿的DVI，NDVI和GNDVI值，以及菊葉委陵菜和鐵桿蒿的NDVI和GNDVI值顯著增加，而白羊草和達(dá)烏里胡枝子的植被指數(shù)無(wú)顯著變化，表明施氮對(duì)不同優(yōu)勢(shì)種的植被指數(shù)效應(yīng)存在差異，間接說(shuō)明優(yōu)勢(shì)種對(duì)施氮的敏感性不同，這與各優(yōu)勢(shì)種氮肥的需求和利用能力不同有關(guān)［4，35］。單施磷后僅達(dá)烏里胡枝子的DVI，NDVI和GNDVI值以及菊葉委陵菜的DVI和GNDVI值顯著增加，說(shuō)明施磷對(duì)達(dá)烏里胡枝子和菊葉委陵菜的生長(zhǎng)產(chǎn)生促進(jìn)作用［14］。氮磷配施后，僅長(zhǎng)芒草的RVI，NDVI和GNDVI值以及菊葉委陵菜的NDVI和GNDVI值與未施肥相比出現(xiàn)顯著增加，說(shuō)明氮磷配施改善了該兩優(yōu)勢(shì)種的生長(zhǎng)狀況和葉片葉綠素含量，有利于快速提高其光合生產(chǎn)力，達(dá)到恢復(fù)草地的效果。

4 結(jié)論

通過(guò)分析黃土丘陵區(qū)6個(gè)草地群落優(yōu)勢(shì)種施氮磷肥后的光譜反射率曲線、3個(gè)紅邊參數(shù)和4個(gè)植被指數(shù)特征表明，采用光譜特征參數(shù)能快速評(píng)估和比較施肥后草地群落優(yōu)勢(shì)種的響應(yīng)特征。由于不同優(yōu)勢(shì)種對(duì)氮磷施肥量及其配比的響應(yīng)存在差異，在實(shí)際采取施肥措施時(shí)，應(yīng)考慮合理的氮磷肥配比，以實(shí)現(xiàn)快速提升大范圍異質(zhì)化草地資源的生產(chǎn)能力。本研究重點(diǎn)關(guān)注施氮磷肥后各優(yōu)勢(shì)種光譜特征變化，未考慮施肥后植物養(yǎng)分含量與葉色素變化，而這與光譜特征參數(shù)關(guān)系密切，后續(xù)需進(jìn)一步深入對(duì)各優(yōu)勢(shì)種在施氮磷肥后植株養(yǎng)分含量、葉片光合色素含量等生理特征變化的研究，為利用高光譜技術(shù)評(píng)價(jià)施肥對(duì)黃土丘陵區(qū)草地恢復(fù)效果提供理論和技術(shù)支撐。

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（責(zé)任編輯 劉婷婷）

收稿日期：2023-10-09；修回日期：2023-11-21

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃政府間國(guó)際科技合作專項(xiàng)（2018YFE0112400）資助

作者簡(jiǎn)介：管雅君（1999-），女，漢族，江蘇宿遷人，碩士研究生，主要從事林草生態(tài)研究，E-mail：yj_guan@nwafu.edu.cn；*通信作者Author for correspondence，E-mail：Bcxu@ms.iswc.ac.cn