【目的】利用实时冠层反射光谱监测水稻(Oryza sativa)植株氮素营养状况并推荐氮肥追用量,以实现高产、优质、高效水稻生产。【方法】基于不同基施氮量处理,利用水稻拔节期的差值植被指数(differential vegetation index,DVI)实时估测植株氮积累量,进而根据构建的追氮调控模型精确估算穗肥用量,最后研究基于反射光谱的水稻追氮调控效应。【结果】不同基施氮量处理下的水稻植株在穗肥施用期的氮素积累状况差异较大,基于追肥调控模型,高施基氮量处理的追氮量较对照调低(高氮低调),中施基氮量处理的追氮量较对照微高(中氮微调),而低施基氮量处理的追氮量较对照显著调高(低氮高调)。追...

研究了不同氮肥水平下多时相水稻冠层光谱反射特征及其与叶片含氮量等参数的关系。结果表明 ,水稻冠层光谱反射率与叶片氮积累量 (单位土地面积上叶片的氮素总量 )显著相关 ,尤其是近红外与绿光波段的比值(R810 /R560 )与叶片氮积累量 (LNA)呈显著线性关系 ,不受氮肥水平和生育时期的影响 ,回归方程为LNA =0 .85 9R810 /R560 - 1.15 96。利用不同粳稻品种、播期、密度、水分和氮肥处理的数据对方程进行了较充分的检验 ,表明模拟值与实测值之间符合度较高 ,估算精度为 91.2 2 %,估计的RMSE为 1.0 9,平均相对误差为 0 .0 2 6。

【目的】基于叶片反射光谱建立快速、无损监测水稻氮营养指数(nitrogen nutrition index,NNI)的估算模型。【方法】2018—2019年开展2个水稻品种(徽两优898和Y两优900)及5个氮肥梯度(施氮量为0、75、150、225和300 kg·hm~(-2),分别记为N_0、N_1、N_2、N_3、N_4)的田间小区试验,测定关键生育期不同叶位叶片反射光谱和植株NNI,构建多种光谱指数的水稻NNI监测模型。【结果】单叶及叶位组合的敏感波段均分布在540 nm的绿光波长处,其与近红外波段构成的窄波段比值指数SR(R_(900),R_(540))可较好反演水稻NNI。但不同叶位叶片窄波段比值指数与水稻NNI的预测精度表现不同,顶3叶(L_3)预测精度最好(R~2=0.731,RMSE=0.130,RE=11.6%),顶2叶(L_2)次之(R~2=0.707,RMSE=0.136,RE=12.2%),顶1叶(L_1)最差(R~2=0.443,RMSE=0.187,RE=14.7%);顶2叶和顶3叶组合平均光谱(L_(23))的预测精度优于单叶水平和其他叶位组合(R~2=0.740,RMSE=0.128,RE=11.5%)。再将窄波段比值指数SR(R_(900),R_(540))近红外与绿光区域分别重采样50 nm和10 nm,所构建的宽波段比值指数SR[AR_((900±50)),AR_((540±10))]模型精度较SR(R_(900),R_(540))未明显降低,且在L_(23)水平下2个模型的模型精度和预测精度基本一致(R~2=0.740,RMSE=0.128,RE=11.5%)。水稻NNI小于1时与产量呈线性的正相关关系(P<0.05),大于1时产量趋于平稳。【结论】L_2和L_3叶片反射光谱为监测水稻NNI的敏感叶位,其中叶位组合L_(23)可提高模型预测精度。基于叶片反射光谱构建的多种波段比值指数(SR(R_(900),R_(540))和SR[AR_((900±50)),AR_((540±10))])可快速估测水稻NNI,从而为不同传感器对水稻氮营养指数估测监测研究提供了理论依据。

［目的］本文旨在阐明褐飞虱迁入后不同时期种群的密度、水稻冠层光谱反射率和穗粒质量三者间的相互关系，以期为建立监测褐飞虱发展动态及危害损失的高光谱遥感方法提供指导。［方法］对笼罩内处于孕穗期的水稻，每桶水稻接入０、２、４、６、８、１０和１２对的褐飞虱雌、雄成虫，形成不同的危害程度。在接虫后５、１１、２０、２６、３６、４１和４８ ｄ测定水稻冠层光谱反射率和调查褐飞虱种群密度。水稻黄熟后，测定水稻的穗数、穗质量和千粒质量。采用Ｐｅａｒｓｏｎ相关分析方法获得不同时期褐飞虱虫量、水稻光谱反射率和水稻穗质量、千粒质量间的关系。［结果］接虫后２６ ｄ，笼罩内褐飞虱种群数量达到高峰；接虫后３６ ｄ内的种群数量．．．

以cropscan多光谱辐射仪测定了玉米品种郑单958和浚单20的冠层光谱反射率,并对其相应的叶面积指数(LAI)和地上干物质量进行了同步测定。将由近红外波段和可见光红波段组成的不同的归一化植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI)分别与叶面积指数、地上干物质量进行回归分析,结果表明,NDVI与叶面积指数的相关性优于RVI与叶面积指数的相关性,且以NDVI(R950,R650)和叶面积指数的幂函数回归结果最优;RVI与地上干物质量的二项式回归效果显著,估算模型为:Y=-0.722 4(R800/R650)2+1.631 6(R800/R650)+271.49,R2=0.793 5。

毛竹Phyllostachys pubescens是高效的固碳植物,但在不同光环境下成长的叶片之间有何差异?毛竹怎样最大程度地利用光能?这些问题尚未明确。对1,2,3度毛竹叶片分别从不同朝向,不同冠层高度叶片和不同年龄等3个维度测量了毛竹叶片叶绿素含量及叶片反射光谱,并以Origin为平台对反射光谱数据进行四阶导数处理。结果表明:弱光环境下会造成毛竹叶绿素变化,叶绿素a/b值下降,叶黄素水平降低,类胡萝卜素升高,辅助色素种类增加。随着竹龄增加色素组成改变,光合效能降低。四阶导数能有效地分离重叠峰,提高光谱信息的可读性。结合原始光谱和四阶导数光谱的对比分析,可以有效对毛竹叶片色素含量进行定性定量...

[目的]研究雷竹冠层叶片反射光谱特征及其水分敏感波段,筛选与叶片水分指标相关性较高的光谱指数,为雷竹叶片水分的非破坏性估算提供参考。[方法]以重要笋用竹种雷竹为研究对象,通过自然失水法研究叶片反射光谱对叶片水分变化的响应特征,以常用反射光谱指数对叶片水分指标进行相关性检验,对不同反射光谱指数与叶片相对含水量进行了回归方程拟合。[结果]雷竹叶片含水量与其光谱反射率在近红外区呈负相关关系;光谱反射率敏感性分析表明,在1 400～1 600、1 800～2 000 nm波段附近,光谱反射率对叶片水分变化较其他波段敏感;不同光谱指数与叶片水分指标的相关性分析及回归方程拟合结果表明,在所选光谱指数中水分胁迫指数MSI(R_(820)/R_(1600))、比值指数SRI(R_(1300)/R_(1450))与叶片相对含水量的拟合效果较好。[结论]雷竹叶片水分含量与其光谱反射率在近红外区,尤其1 400～1 600、1 800～2 000 nm波段附近呈负相关关系,水分胁迫指数MSI(R_(820)/R_(1600))、比值指数SRI(R_(1300)/R_(1450))对雷竹叶片相对含水量的估算精度较其它光谱指数更高。

【目的】本研究探索了油菜在不同硼用量下反射光谱与叶绿素含量之间的关系,旨在为油菜品质育种提供参考。【方法】以甘蓝型油菜早熟品种420为对象,分别于蕾薹期、花期和成熟期,利用高光谱技术,测定不同硼肥条件下冠层反射高光谱,同时测定叶绿素a,b的含量以研究光谱与两者之间的关系。【结果】在3种硼肥条件下,光谱参数及光谱一阶微分与叶绿素含量之间均表现出极显著相关关系,利用SPSS 22.0拟合两特征光谱得到的多元回归函数亦达到极显著水平,且R2均在0.8以上。此外,0.5倍硼肥条件下叶绿素a,b的3种植被指数与3边幅值均达到极显著水平;正常硼肥条件下的3种植被指数和3边幅值均达到显著水平以上;而1.5倍硼肥条件下,除叶绿素a与光谱一阶微分的比值和归一化植被指数未达显著水平之外,其他均达到显著水平以上。【结论】本研究具有较好的预测精度,可为油菜品质育种研究与区域尺度油菜生长的快速、无损遥感监测提供参考。

本文研究了黄土高原半湿润代表区甘肃省庆阳市西峰区冬小麦主要生育期(返青-抽穗)冠层反射光谱与反映长势的指标覆盖度及叶面积指数间的关系。结果表明,冬小麦覆盖度及叶面积指数同450nm、550nm、650nm1、650nm波段反射率呈负相关关系,同850nm波段反射率呈正相关关系。起身前,冬小麦长势指标覆盖度及叶面积指数同各波段反射率相关关系大多不显著。起身以后,冬小麦覆盖度和叶面积指数与各波段反射率呈极显著相关关系。另外,为了更好的监测冬小麦长势,研究了8个常用的植被指数同冬小麦长势间的相关关系,这8个植被指数在起身后同冬小麦覆盖度及叶面积指数间存在着极显著的相关关系。并且,利用这8个植被指数建...

研究了不同施氮水平下小麦籽粒蛋白质含量及相关品质性状与冠层反射光谱、植株氮素状况之间的定量关系。结果表明,小麦灌浆期冠层反射光谱可以用来直接预测籽粒蛋白质含量、沉降值和降落值,成熟期冠层反射光谱对籽粒醇溶蛋白和谷蛋白含量的监测具有较高的可靠性;籽粒蛋白质含量与花后14d叶片含氮量的相关性较好,并且花后14d比值指数RVI(1220,710)能准确反演叶片含氮量,进而可以间接地预测籽粒蛋白质含量。据此提出了小麦籽粒蛋白质含量及相关品质指标的两种监测技术途径:基于灌浆期反射光谱的直接预测和基于花后14d(灌浆中期)叶片含氮量的间接估测。

【目的】氮、磷均为作物必需的大量营养元素,其丰缺诊断直接关系到合理科学施肥,进而影响产量、效益以及环境。本文旨在研究准确、快捷、无损地区分水稻缺氮和缺磷信息的光谱识别方法,从而指导田间施肥决策,精确作物管理、节约种植成本并控制农田面源污染。【方法】基于水稻6个氮素及两个磷素营养水平交互下的盆栽试验,分别在分蘖、拔节和抽穗期测定水稻冠层的可见近红外反射光谱(350—1 330 nm)及植株全氮(TN)和全磷(TP)含量等数据,分析氮磷互作对水稻植株体内TN和TP含量以及冠层反射光谱的影响,并运用概率神经网络(PNN)分别对不同生育时期的冠层光谱进行氮水平、磷水平、氮磷交互水平和缺素水平4个尺度下...

利用近红外光谱(NIRS)技术,建立玉米秸秆磷含量的快速定量分析模型,有利于植物养分利用效率和遗传育种研究。本研究选取了来源广泛的200份玉米自交系秸秆样品,结合近红外光谱仪在4 000～10 000cm~(-1)波段处测量的秸秆样品的光谱数据和钼锑抗比色法测量的样品磷浓度,分别用偏最小二乘(PLS)、最小绝对值收敛和选择算子(LASSO)、支持向量机(SVM)和回归树(RT)的方法,建立了玉米秸秆磷含量的近红外定量分析模型。5折交叉验证结果显示,PLS为最优建模方法,测试集预测值和真实值的相关系数(r_(test))为0.80±0.05,训练集的拟合相关系数(r_(training))为0.97±0.03。将PLS与不同的光谱预处理方法结合来优化模型,在11种预处理方法中,归一化以及平滑化的预处理方法效果最好,r_(test)均为0.80±0.05,与原始光谱数据相比相关性并未显著提高。随着训练集个体的增加,预测准确性不断提高,当训练集和验证集比例为8∶2时,预测相关系数为0.80,与留一法的预测相关系数(0.81)相当。综上,PLS建立的玉米秸秆磷含量的近红外定量分析模型预测准确性较高,可用于育种或者遗传学研究中磷含量的测定。

通过对长白山不同海拔下岳桦叶片反射光谱的研究,探讨岳桦叶片对高山环境的适应机制。结果表明:不同海拔间岳桦叶片光谱反射率及光谱指数有较大差异。在1750～2000m海拔梯度内,叶绿素归一化指数(chlNDI)显示:岳桦叶片叶绿素相对含量先升高再降低;光化学反射指数(PRI)显示岳桦叶片光合有效辐射利用效率在2000m处最小。类胡萝卜素指标(CAI)显示,岳桦叶片类胡萝卜素相对含量在1750、1900、2000m之间无显著差异。此外,林线外岳桦叶片叶绿素相对含量及光合有效辐射利用效率均比2000m处高,而叶片类胡萝卜素相对含量比2000m处低。分析表明:随海拔升高,岳桦叶片的生理状况发生了变化,所...

研究了不同土壤水氮条件下小麦抽穗后叶片氮素状况和籽粒蛋白质及淀粉积累动态与叶片SPAD值、冠层光谱反射特征的关系。结果表明,小麦抽穗后叶片氮积累量与叶片SPAD值、冠层反射光谱分别呈显著的指数和线性相关;籽粒蛋白质积累量与叶片氮积累量呈显著线性负相关,而成熟期籽粒蛋白质积累量与抽穗后叶片氮转运量呈线性正相关。叶片SPAD值与籽粒蛋白质和淀粉积累量均呈二次抛物线关系;比值指数R(1 500,610)和R(1 220,560)分别与籽粒蛋白质积累量和淀粉积累量呈显著负指数相关。因此,叶片SPAD值和比值指数可以用来预测单位土地面积上小麦籽粒生长过程中蛋白质和淀粉的积累动态。

为了探讨施肥量与毛竹叶片反射光谱特性和色素含量的关系,对不同氮肥水平下毛竹叶片色素含量及反射光谱参数进行了测试,并分析了光谱参数红边位置与色素含量的相关性。结果表明:施用氮肥能够显著提高毛竹叶片的色素含量。在施氮肥250kg/hm2时,叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的含量比对照分别提高了19.9%、31.7%和14.0%;显著降低叶片可见光区525～605nm波长的光谱反射率,并且使红边位置向长波方向移动。毛竹叶片叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素与红边参数之间均存在极显著相关性。利用光谱红边参数可以更加快速、准确地对毛竹叶片叶绿素含量进行估测,并筛选适宜施肥量。