The photochemical reflectance index (PRI) is a remotely sensed vegetation index that detects a decrease in spectral reflectance at 531nm associated with xanthophyll cycle activity. PRI has been shown to track light use efficiency (LUE) in a number of plant species. PRI shows great promise in improving our ability to sense photosynthetic fluxes of CO2 remotely. However, it has not been tested in all environments, and its applicability is particularly uncertain for peatland environments dominated by mosses. This research investigates the ability of PRI to track LUE in a boreal forest and peatland, and examines the spectral signal associated with xanthophyll cycle activity in heterogeneous peatland plots. This research also investigates the relationship between PRI and leaf area index (LAI) over space and time in a peatland. We found most plots examined in the peatland site did not exhibit a spectral signal associated with xanthophyll cycle activity when exposed to a transition from dark conditions to full sunlight. This transition should lead to a de-epoxidation of xanthophylls in leaf tissues and a decrease in reflectance at 531nm. Plots that did show the decrease in reflectance at 531nm after this change in light conditions also displayed a decrease in PRI. This indicates that PRI effectively detects the 531nm signal as well as xanthophyll cycle activity and light stress in these plots. However, the variability in the strength of the spectral response to changing light conditions may confound the PRI signal in practice, and make it difficult to interpret results of airborne or satellite data. We also found PRI at the peatland site to be sensitive to and directly correlated with spatial variability in LAI, and negatively correlated with temporal variability in LAI. These characteristics may result in further difficulties applying PRI in peatlands. PRI and LUE were correlated at both the forest and peatland site, however at both sites the PRI signal saturated around 500 µmol m-2 s-1 of photosynthetically active radiation (PAR). This saturation effect has not, to our knowledge, been reported in other studies. Saturation of the PRI signal may limit our ability to determine carbon fluxes from airborne or satellite based remotely sensed data which is generally collected under clear skies during the brightest parts of the day when PAR exceeds 500 µmol m-2 s-1. / L'indice de réflectance photochimique (IRP) est un indice de végétation par télédétection qui détecte une diminution de la réflectance spectrale à 531nm associée à l'activité du cycle des xanthophylles. Il a été démontré que l'IRP est associé à l'efficacité d'utilisation de lumière (EUL) dans un certain nombre d'espèces végétales. L'IRP permet donc d'améliorer notre capacité à détecter les flux photosynthétiques du CO2 à distance. Cependant, il n'a pas été testé dans tous les environnements, et son applicabilité est particulièrement incertaine pour les écosystèmes tels que les tourbières dominées par les mousses. Cette étude examine la capacité des IRP de déceler l'EUL dans une forêt boréale et une tourbière, et examine le signal spectral associé à l'activité du cycle xanthophylle dans des parcelles hétérogènes d'une tourbière. Cette étude explore également la relation entre l'IRP et l'indice de surface foliaire (ISF) dans l'espace et le temps dans une tourbière.Nous avons trouvé que la plupart des parcelles examinées dans la tourbière ne présentent pas un signal spectral associé à l'activité du cycle de xanthophylle lorsqu'exposées à des conditions passant de l'obscurité à la lumière du soleil. Cette transition de luminosité devrait mener à la de-époxydation des xanthopylles dans les tissus foliaires et à une diminution de la réflectance à 531 nm. Les parcelles qui ont montré une telle diminution de la réflectance à 531 nm après les changements de luminosité ont aussi affiché une baisse de l'IRP. Ceci indique que l'IRP peut détecter le signal à 531 nm ainsi que l'activité du cycle de xanthophylle et le stress lumineux dans ces parcelles. Par contre, la variabilité de la réponse spectrale à l'évolution des conditions de lumière peuvent confondre le signal de l'IRP, ce qui rend difficile d'interpréter les résultats provenant de données aériennes ou satellitaires. Nous avons également constaté que l'IRP dans la tourbière est sensible et directement corrélé avec la variabilité spatiale de l'ISF, et négativement corrélé avec la variabilité temporelle de l'ISF. Ces caractéristiques peuvent entraîner des difficultés supplémentaires quant à l'application de l'IRP dans les tourbières.L'IRP et l'EUL étaient corrélés à la forêt et à la tourbière, mais il y avait saturation du signal de l'IRP autour de 500 µmol m-2 s-1 du rayonnement photosynthétiquement actif (RPA) aux deux sites. Cet effet de saturation n'a pas, à notre connaissance, été signalé dans d'autres études. La saturation du signal de l'IRP peut limiter notre capacité à déterminer les flux de carbone provenant de données aériennes ou satellitaires qui sont généralement recueillies sous un ciel clair pendant les parties les plus brillantes de la journée où la RPA dépasse 500 µmol m-2 s-1.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.106336 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Rogers, Cheryl |
| Contributors | Ian Brett Strachan (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Natural Resource Sciences) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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