Evolution of spectral behavior and chemical composition in the tree canopy of a dehesa ecosystem

Abstract

[EN] In the context of the BIOSPEC and FLUXPEC projects (http://www.lineas.cchs.csic.es/fluxpec/), spectral and biophysical variables measurements at leaf level have been conducted in the tree canopy of a holm oak dehesa (Quercus ilex) ecosystem during four vegetative periods. Measurements of bi-conical reflectance factor of intact leaf (ASD Fieldspec 3® spectroradiometer), specific leaf mass (SLM), leaf water content (LWC), nutrient (N, P, K, Ca, Mg, Mn, Fe, and Zn) and chlorophyll concentration were performed. The spectral measurements have been related with the biophysical variables by stepwise and partial least squares regression analyses. These analyses allowed to identify the spectral bands and regions that best explain the evolution of the biophysical variables and to estimate the nutrient contents during the leaf maturation process. Statistically significant estimates of the majority of the variables studied were obtained. Wavelengths that had the highest contributions explaining the chemical composition of the forest canopy were located in spectral regions of the red edge, the green visible region, and the shortwave infrared.

[ES] En el contexto de los proyectos BIOSPEC y FLUXPEC (http://www.lineas.cchs.csic.es/fluxpec/), se han rea-lizado mediciones espectrales y de variables biofísicas a nivel de hoja en el dosel arbóreo de una dehesa de encina (Quercus ilex) durante cuatro períodos vegetativos. Se han llevado a cabo mediciones de reflectividad bi-cónica de hoja intacta (ASD Fieldspec 3®spectroradiometer), masa foliar específica (SLM), contenido de agua (LWC), concen-traciones de nutrientes (N, P, K, Ca, Mg, Mn, Fe, y Zn) y clorofilas. Las mediciones espectrales se han relacionado con las variables biofísicas mediante análisis de regresión múltiple por pasos (SWR) y regresión de mínimos cuadrados parciales (PLSR). Estos análisis han permitido identificar las bandas y regiones espectrales que explican la evolución de las variables biofísicas y estimar los contenidos de nutrientes a lo largo del proceso de maduración de las hojas en la copa. Se han obtenido modelos estadísticamente significativos para la mayoría de las variables foliares estudiadas. Las longitudes de onda que aportan mayor información sobre la composición química del dosel, se encuentran en las regiones espectrales del límite del rojo, la región verde del visible y el infrarrojo medio de onda corta (SWIR).