基于高光譜的寒地水稻葉片氮素營(yíng)養(yǎng)診斷研究.pdf

1、水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)關(guān)系著國(guó)家的糧食安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈，而氮素是水稻生長(zhǎng)發(fā)育所必須的營(yíng)養(yǎng)元素之一。農(nóng)民本著高投入高回報(bào)的原則，大量施用氮肥，造成了氮素的浪費(fèi)和流失。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的迅速發(fā)展，高光譜技術(shù)在農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)診斷方面得到了廣泛的研究。本研究以龍稻23、龍稻20為試驗(yàn)品種，采用高光譜技術(shù)進(jìn)行寒地水稻葉片氮素含量預(yù)測(cè)研究，為快速檢測(cè)水稻葉片氮素含量及水稻生長(zhǎng)期間精確施肥管理提供了技術(shù)支撐和理論依據(jù)。
　　試驗(yàn)于2015年在黑龍江省方正

2、縣水稻研究院進(jìn)行，2個(gè)水稻品種各設(shè)置6個(gè)不同的施氮梯度，于分蘗、拔節(jié)、抽穗、成熟4個(gè)生育期開展試驗(yàn)。采用美國(guó)Headwall公司的高光譜系統(tǒng)室內(nèi)平臺(tái)進(jìn)行水稻葉片高光譜圖像采集，采用浙江托普儀器有限公司的植物營(yíng)養(yǎng)測(cè)定儀對(duì)水稻葉片進(jìn)行氮素含量活體測(cè)定。
　　使用ENVI軟件提取了水稻葉片在400-1000nm下的光譜反射率，通過(guò)分析不同氮素水平下的水稻葉片在各個(gè)時(shí)期的光譜反射率曲線和紅邊位置曲線，得到水稻葉片光譜特征和反射率變化趨勢(shì)。

3、采用連續(xù)投影算法(SPA)和分段主成分分析(SPCA)方法選擇各時(shí)期水稻葉片的高光譜特征波段，SPCA方法降維后結(jié)合相關(guān)分析(CA)構(gòu)建特征光譜參量。建立基于全波段高光譜數(shù)據(jù)、SPA特征波段及SPCA特征光譜參量的多種回歸分析模型，包括一元回歸分析、逐步多元回歸分析(MSRA)、多元回歸分析(MRA)，并且對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)和篩選。
　　從模型的客觀性能高低來(lái)看，龍稻23分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期和龍稻20拔節(jié)期均采用全光譜-MS