近日，水土保持科学与工程学院（水土保持研究所）吕肖良研究员团队以西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室为第一单位在国际遥感领域顶级期刊Remote Sensing of Environment（G1期刊）发表了题为“Estimation of global transpiration from remotely sensed solar-induced chlorophyll fluorescence”的研究论文。
在自然条件下，植被在光合作用过程中向外释放一种微弱的光信号，称为日光诱导叶绿素荧光（SIF）。近年来，卫星遥感中SIF技术迅速发展，成为监测植被生长状态的重要手段。SIF观测数据广泛用于表征不同时空尺度上生态系统水循环的动态特征。大量研究表明，由于生态系统存在显著的碳-水耦合关系，SIF和植被蒸腾有非常密切的联系。但是这种联系仍然是经验上的，难以厘清SIF和蒸腾的内在关联机制。
研究团队多年来开展了SIF观测仪器的研发、基于SIF观测的光合及蒸腾模型改进研究、基于地面和多源遥感观测与水碳耦合机理的研究，以及从站点升尺度到区域及全球尺度的植被生理生态过程研究。
传统的植被耗水估算，以站点尺度上通量观测方法为基础，构建模型去推测区域和全球耗水特征。这些方法依赖地面通量观测结果，在站点不覆盖的区域里，耗水估算精度必然有所降低。
研究团队突破了以上方法，以植被冠层辐射传输过程为基础，耦合了植被光合机理模型、气孔导度模型和蒸腾模型，构建了一个由SIF驱动的植被光合蒸腾新模型。与之前的蒸腾模型相比，新方法消除了对地面观测的依赖，从而有助于在全球尺度上认识植被耗水的空间格局，尤其在观测稀疏地区估计蒸腾。
此外，该研究团队通过自主发展的rMLR模型机理地将卫星SIF观测转换为净光合速率；然后使用BWB-Leuning气孔导度方程，将净光合速率换算为冠层导度；最后使用Penman-Monteith方程，可从冠层导度估算蒸腾。通过这些重要的发展，新方法更好地释放了SIF在监测植被耗水中的潜力，从而增进了对陆地碳和水循环对气候变化反馈的理解。
博士生杨晶晶为论文的第一作者，吕肖良研究员为通讯作者，于强研究员和刘准桥副研究员为合作者。该研究得到国家自然科学基金(41901293, 42071328, 41771382)，中国博士后科学基金(2019M663828)和西北农林科技大学人才基金(24520212452021125)的资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425724000099
基于叶绿素荧光的植被蒸腾机理模型的架构图
编辑：薛瑶芹
终审：韩锁昌
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