基于冠層反射光譜的夏玉米氮素營養(yǎng)與生長監(jiān)測研究.pdf

1、夏玉米是黃淮海地區(qū)最主要的夏季糧食作物，通過光譜技術進行作物長勢及氮素營養(yǎng)狀況的實時監(jiān)測，可以為黃淮海地區(qū)夏玉米種植區(qū)玉米生長無損監(jiān)測和精確農(nóng)作管理提供理論基礎和關鍵技術。
　　 本研究以黃淮海地區(qū)麥茬夏玉米為研究對象，綜合運用作物冠層反射光譜探測技術和夏玉米生理指標測試技術，分析了不同氮肥水平下夏玉米冠層光譜反射特征及其與夏玉米葉面積指數(shù)、生物量、葉片氮素狀況、葉片糖氮比和葉片色素含量的相關關系，篩選出了夏玉米長勢和氮素營養(yǎng)指

2、標的敏感植被指數(shù)，構建了夏玉米長勢和氮素營養(yǎng)指標的光譜預測模型，并用獨立年份的試驗數(shù)據(jù)對模型進行了檢驗。主要研究結果如下：
　　 1.通過分析不同施氮水平下夏玉米LAI和生物量隨生育時期變化特征，研究了LAI和生物量與冠層光譜射率及光譜參數(shù)的相關關系，構建了LAI、葉干重和地上部干物重的光譜預測模型。結果表明，近紅外波段(780～1050 nm)和730 nm組合的歸一化指數(shù)以及比值指數(shù)與LAI相關性較好，其中決定系數(shù)以NDVI

3、(850，730)最高，達0.7903，2個年份獨立試驗數(shù)據(jù)進行檢驗表明，以NDVI(850，730)為變量建立的線性模型可以較為準確地反演植被覆蓋度較低時的LAI；近紅外波段780、900和950 nm與550 nm組合的歸一化指數(shù)與葉干重和地上部干物重相關性較好，用獨立試驗數(shù)據(jù)檢驗表明，以光譜參數(shù)NDVI(900，550)為變量建立的指數(shù)模型可以較為準確地反演夏玉米葉干重，地上部干物重模型檢驗效果較差。
　　 2.在分析不同

4、施氮水平下夏玉米葉片氮素營養(yǎng)隨生育時期變化規(guī)律的基礎上，研究了夏玉米葉片氮素營養(yǎng)狀況與冠層反射特征光譜的相關關系，提出了各生育時期葉片氮含量的敏感光譜參數(shù)，明確了整個生育期葉片氮積累量的敏感光譜參數(shù)。結果表明，葉片氮含量與冠層植被指數(shù)NDVI(800，550)、NDVI(850，550)、RVI(800，550)和RVI(850，550)的相關性在拔節(jié)、孕穗、抽雄和吐絲4個時期達到極顯著水平，乳熟期達到顯著水平，且各生育時期可用統(tǒng)一的光

5、譜參數(shù)來預測葉片氮含量；近紅外波段(780、800、850、900、950、1050 nm)與550 mn波段組合的歸一化指數(shù)、比值指數(shù)以及MSR、OSAVI、MSAVI和SAVI與葉片氮積累量問相關性較好。
　　 3.分析了夏玉米葉片糖氮比與冠層光譜參數(shù)的定量關系，構建了玉米葉片糖氮比的光譜預測模型。結果表明，利用冠層光譜對葉片糖氮比進行監(jiān)測的適宜時期為孕穗、抽雄和吐絲期。綜合2個品種孕穗、抽雄和吐絲3個時期的數(shù)據(jù)，對葉片糖氮

6、比與所有光譜參數(shù)進行相關分析，篩選出了13個表現(xiàn)較好的參數(shù)。經(jīng)獨立數(shù)據(jù)的檢驗表明，TVI對葉片糖氮比的預測精度較高，預測精度r為0.612，RMSE為0.505，預測的相對誤差RE為21.253％。
　　 4.系統(tǒng)分析了不同施氮水平下夏玉米葉片色素含量與冠層光譜反射特征的關系，建立了夏玉米葉片葉綠素a(Chla)、葉綠素b(Chlb)、葉綠素a+b(Chla+b)及類胡蘿卜素(Car)含量估算模型。結果表明，近紅外波段與可見光波