Original paper

Abbildende und nichtabbildende Geländespektrometrie zur Untersuchung von Stressphänomenen an Buchenpflanzen

[The use of imaging and non-imaging Spectroscopy for the determination of stress phenomena of beech trees]

Stern, Oksana; Paschmionka, Barbara; Stoffels, Johannes; Buddenbaum, Henning; Hill, Joachim

Abstract

Im Zuge des prognostizierten Klimawandels wird sich der Einfluss von Hitze und Trockenheit auf Waldokosysteme verscharfen. Somit nimmt die Bedeutung quantitatlver Monitoringmethoden in Bezug auf biochemische und biophysikalische Parameter in der Vegetation analyse zu. Dies setzt hohere spektrale und raumliche Auflosungen von Sensoren voraus. Diese Arbeit soll das Potenzial von spektral hochauflosenden, abbildenden und nichtabbildenden Sensoren zur Erfassung von Vegetationsparametern wahrend eines induzierten Trockenstresses untersuchen. Hierzu wurde in den Jahren 2011 und 2012 ein Austrocknungsexperiment an Buchen (Fagus sylvatica L.) durchgeführt. Aus der Auswertung von Bilddaten und der spektralen Reflexionssignale sowie der daraus abgeleiteten Vegetationsindizes werden Aussagen über den pflanzenphysiologischen lustand getroffen. Die detaillierte Analyse befa t sich vor allem mit den ausgewühlten Vegetationsindizes und deren Eignung für die Trockenstressanalyse sowie deren Sensitivitat gegenüber Anderungen von Blattwasser- und Chlorophyllgehalten.

Regarding the predicted climate change, extreme weather events, like heat waves and drought episodes, will be more frequent and thus their impact on forest ecosystem s is expected to be stronger. In this context. sustainable forest management and monitoring strategies have to be adapted for saving the multifunctional role of forests. The retrieval of biophysical and biological parameters from remote sensing hyperspectral imagery is a substantial issue for the accurate assessment of forest decline. In this study, we tested the potential of high resolution imaging and non-imaging spectroscopy data for detecting biochemical vegetation parameters during an induced drought tress. For this we implemented a controlled drying-experiment on the European Beech (Fagus sylvatica L.) during two field campaigns in 2011 and 2012. The assessment of image data, spectral signatures and the derived vegetation indices give conclusions about the plant physiological conditions. The analysis includes the abilities of the chosen vegetation indices concerning drought analysis and their sensitivity towards changes in chlorophyll and water content.

Keywords

abbildende pektrometrietrockenstressvegetationsindizes