應用圖像分析技術進行棉花氮素營養(yǎng)診斷的研究.pdf

1、在2004～2005年的大田試驗的基礎上，結合常規(guī)觀測手段，研究應用數(shù)字圖像分析技術診斷棉花氮素營養(yǎng)狀況的可行性。建立了近地面數(shù)碼相機圖像獲取方法，提取和篩選出了表征棉花氮素營養(yǎng)狀況的特征光譜參數(shù)，分析了棉花地面覆蓋度與葉面積指數(shù)、棉花地上部分生物量、棉花吸氮量之間的相關性；通過田間校驗，均獲得了較高的正確診斷率。主要研究結果如下： 1.應用數(shù)字圖像分析技術可以作為棉花氮素營養(yǎng)診斷的方法。從棉花冠層獲取的特征光譜參數(shù)與棉花植株全

2、氮含量、棉花葉片含氮量之間在不同生育期都表現(xiàn)出顯著的相關關系；尤其是在出苗后98天相關系數(shù)最好。標準化綠光g)值在不同時期與棉花全氮、棉花葉片含氮量的相關系數(shù)值達到最高，可以作為棉花氮素營養(yǎng)診斷的指標。在不同時期棉花冠層光譜參數(shù)與產量在之間也存在較好的相關性。參數(shù)DGCI在全生育期的變化與植株全氮表現(xiàn)出相同的趨勢，二者之間達到極顯著相關，可以用DGCI來判斷作物的氮素營養(yǎng)狀況。 2.在獲取棉花冠層圖像時，在60°拍攝角度下獲取的

3、冠層特征光譜參數(shù)值與棉花全氮含量與葉片含氮量的相關性最好。在陰天與晴天下獲取的冠層光譜參數(shù)之間沒有顯著性差異，但在陰天獲取的圖片更有利于處理圖像工作的進行。在四種曝光模式下獲取的特征光譜參數(shù)沒有顯著性差異，運用這幾種模式都可以進行拍照。在3.0米下獲得的冠層圖像，光譜參數(shù)的變異系數(shù)小于在1.0米下獲取的變異系數(shù)。 3.葉片含水量對光譜參數(shù)的影響較大，模擬試驗表明在葉片離體的0～1小時之內隨著含水量變化光譜參數(shù)的變化最大。葉片含水

4、量與g值之間存在極顯著的線性相關，表明光譜參數(shù)明顯受到葉片含水量的影響。不同灌溉量下棉花冠層光譜參數(shù)H、Sa、Br、R、G、B和g值之間都沒有顯著差異，說明圖像分析雖然在離體葉中可以檢測到葉片含水量區(qū)別，但是在大田生產中尚難以應用。不同品種間光譜參數(shù)有顯著差異，因此不能用同一參數(shù)判斷不同品種的氮素營養(yǎng)狀況。 4.在棉花全生育期內，地面覆蓋度與棉花葉面積指數(shù)、生物量及吸氮量呈顯著相關，在出苗后0～80天達到極顯著相關。經檢驗，地面

5、覆蓋度可以很好的預測棉花的葉面積指數(shù)、生物量及吸氮量，相對誤差分別為26.2％、11.42％和3.37％。 5.在不同生育期，SPAD值與特征光譜參數(shù)g值之間的相關性達到顯著水平，表明圖像分析與SPAD儀均可以作為作物氮素營養(yǎng)診斷的技術手段，圖像分析可以進行植株的全體分析并且簡單快速。棉花葉片的葉綠素含量與SPAD值呈線性相關，其中與葉綠素a的相關性較好，而與葉綠素b的相關性較差。在不同生育期棉花全氮含量與SPAD之間存在顯著的