Posouzení genetické variability hyperspektrální reflektance lokálních populací smrku ztepilého

Bc. Klára Janatová

Master's thesis

Hyperspectral reflectance genetic variability assessment in local populations of Norway spruce

Anotácia:

ABSTRAKT Práce si klade za cíl posoudit geneticky podmíněnou reflektanci tří ekotypů smrku ztepilého a tyto parametry korelovat s obsahem fotosyntetických pigmentů. V rámci této práce byly uskutečněny dvě kampaně sběru vzorků (květen, srpen) v klonovém archivu „Cukrák“ ležícím nedaleko Prahy. Zdejší padesátileté roubovance smrku ztepilého pochází z výběrových stromů napříč Českou republikou a zastupují chlumní, horský i vysokohorský ekotyp. Na vzorcích (smrkových větvích) bylo provedeno měření hyperspektrální reflektance pozemním spektroradiometrem ASD FieldSpec 4 WR, jehož výstupem jsou hyperspektrální data, která byla použita k posuzování fyziologického stavu vegetace. Srpnové vzorky byly též podrobeny laboratorní extrakci fotosyntetických pigmentů. Dalším krokem bylo statistické zpracování a genetická evaluace dat. Výsledky ukázaly významné rozdíly v reflektanci mezi květnovými a srpnovými sběry, kde svou roli zřejmě sehrálo rozdílné počasí. Porovnání dvojic ekotypů se všemi hodnocenými parametry ukázalo že mezi horským a vysokohorským ekotypem jsou signifikantní rozdíly mezi obsahem všech fotosyntetických pigmentů. Největší rozdíly v reflektanci byly zaznamenány v srpnovém měření mezi horským a chlumním ekotypem. Všechny fotosyntetické pigmenty vykazují silnou fenotypovou korelaci s odrazivostí, především kolem 500, 700 a nad 1300 nm. Signifikantní fenotypové korelace byly také prokázány mezi fotosyntetickými pimenty a téměř všemi posuzovanými vegetačními indexy. Vysoké pozitivní korelace vykazují fotosyntetické pigmenty navzájem, nejvyšší dosahují chlorofyl a a karotenoidy (0,9985). Z výsledků také vyplývá, že téměř 50 % rozptylu hodnocených vegetačních indexů je podmíněno geneticky.

Abstract:

ABSTRACT This thesis aims to evaluate Norway spruce genetically dependent reflectance of three ecotypes and correlate these parameters with the content of photosynthetic pigments. As a part of this work two campaigns of sample collection (one in May and one in August) were carried out in the clonal archive ‘Cukrák’ near Prague. Local 50-years old graftings of Norway spruce come from plus trees selected across the whole Czech Republic. They represent all three main Czech ecotypes of Norway spruce. The hyperspectral reflectance of samples (spruce needles) was measured with the ASD FieldSpec 4 WR. The hyperspectral data were used to assess the physiological state of vegetation. The next step was the statistical analyses and genetic evaluation of the data. The results show significant differences in hyperspectral reflectance of needles between May and August. The weather was probably a important factor which influenced these results. Comparing pairs of ecotypes with all evaluated parameters showed significant differences between medium-elevation and high-elevation ecotype in all photosynthetic pigment contents. The biggest differences in hyperspectral reflectance were in August measurements between medium-elevation and low-elevation ecotype. All photosynthetic pigments show strong phenotypical correlation with reflectance, especially in regions around 500, 700 and above 1300 nm. Significant phenotypic correlations were also proven between photosynthetic pigments and nearly all assessed vegetation indices. The content of photosynthetic pigments correlated positively with the content of other photosynthetic pigments. The biggest correlation was found between the chlorophyll a content and carotenoids (0,9958). The results also show that almost 50% variation of evaluated vegetation indices is driven genetically.

Kľúčové slová

reflektance, smrk ztepilý, ekotypová proměnlivost, pigmenty

Keywords

reflectance, Norway spruce, ecotype variability, pigments

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 21. 4. 2021

Obhajoba závěrečné práce

• Vedúci: Ing. Jan Stejskal, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Master programme / odbor:
Forestry Engineering / Forest Engineering