生物结皮又称生物土壤结皮（Biological soil crusts，BSCs），由蓝细菌、藻类、苔藓、地衣和真菌等及其菌丝、分泌物与土壤砂砾粘结形成的复合物，是沙漠生态系︾统的重要组成部分，维持着沙漠生物循环和生态系统的健康和可持续发展。光谱成像技术具有快速、高效、无损伤、高㊣通量等优点，广泛应用于生物结皮的研究。

　　案例一：利用Specim高光谱成像研究生物结皮与石英含量关系

　　以色列特拉维夫大学遥感实验室的研究人员利用Aisaowl长波红∩外高光谱对以色列-埃及边境附近Nitzana区域BSCs覆盖的沙丘表面石英含量进行测量，研究表面石英含量与BSCs发育成熟度的关系。实验对不同¤发育程度的BSCs、以及裸沙和沙漠盆地进行高光谱成像，同时采集表土样品进行实验室测量进行对比。

　　左图为Aisaowl长波红外高光谱，右ω图为研究区域不同采样点，S代表裸沙，DF-N代◥表北向的斜坡，DF-S代表南向的斜坡，DF-P代表沙♂漠盆地。

　　上图（A）实验室沙丘表观↘光谱图，（B）实验室】石英光谱图；下左图为沙丘的昼∏夜光谱图，下右图为地面和机载石英光谱特征曲线的比较。高光谱Aisaowl LWIR图像能够绘制表面石英含量，并与实验室测量良好匹配（R2 = 0.88）。

　　上图为4种不同样品的光谱∑　图。最高的为沙漠盆地，其次是北向的BSC，南向的BSC，以及最●低的裸沙。石英特征与█BSCs表面∑覆盖有关：北向发育良好成熟的BSC具有较高的光谱特征，表面石英含量较低；南向BSC较不发达，对石英的覆盖程度较低，表面石英含量较高；裸沙在石英区的光谱最低，表现出最强的石英特ξ征。

　　案例二：利用FluorCam叶绿素荧光成像▼与多光谱BNDVI图像研究生物结皮光合作△用

　　德国研究人员利用FluorCam叶绿素荧光成像与多光谱BNDVI图像研究以苔藓和地衣为主的生物土壤结皮光合作用热点的空间格←局。实验选择5个生物结皮样品，代表5种不同比例的苔藓，地衣的生物结皮类型。样品BC-M和BC-SM以苔藓ㄨ为主，BC-M的苔藓覆盖率高达近90％，BC-SM的表面覆盖率为60％；BC-LM和BC-ML含有苔藓和地ξ　衣，表面覆盖率均接ζ　近95％；BC-L的表面完全被地衣覆↑盖。

　　下表为5种不同生物结皮的多光谱BNDVI和叶绿素荧光参数Fo、Fm、Fv/Fm数据。

　　图为5种不同生物结皮的多光谱BNDVI和叶绿素荧光成像CFI的匹配图，（A）RGB图像；（B）BNDVI图像（蓝色）；（C）Fo和Fm图像（红色）；（D）BNDVI和叶绿素荧光的重叠区域；（E）BNDVI和叶绿素荧光（绿色）的相互区域。“Low”表示低叶绿素荧光的标记区域Fo在25至35的范围内和Fm在25至60范围∑内的色调值。“High”表示高叶绿素荧光的标ζ　记区域Fo在35至255范围内和Fm在60至255范围内的色调值。

　　BC-M和BC-L具有相★似的BNDVI值，但是BNDVI的成像图和BNDVI与叶绿素荧光的重叠区域显示，与︽地衣相比，苔藓的BNDVI更高。这与地衣的分层结构有关。同时，地衣覆盖层减少叶绿素对光的吸收。苔藓主导的生物结皮的BNDVI具有高』覆盖率，高于△苔藓地衣主导的生物结皮。即使ξ是较高量的发育完全的地衣也没有显著的BNDVI。虽然一些○地衣在高Fm范围内表现○出光合作用，但是苔藓的光合作用性能可以持续提高。

　　光合作用的热点以高BNDVI和高叶绿素荧光为特征，反映了高光合作用。对于所有生物◎结皮，BNDVI和Fv/Fm几乎处于相似的范围，与空间格局分布关系不是很大。然而，与地衣相比，BNDVI成像显示苔藓的叶绿素含●量更高。此外，BNDVI图像与CFI匹配ζ　表明苔藓的光合作用较高。因此，苔藓代表了整个生物结皮的光合作用的热点。然而，与光合作用活性低的区域相比，这些光合作用的热点仅代表生物结皮的一小部分。

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