蘋果幼樹葉片葉綠素與水分含量的高光譜估測研究.pdf

1、水分和葉綠素含量是果樹生長狀況的良好指示指標(biāo)，果樹葉片顏色、長勢、品質(zhì)及其形態(tài)結(jié)構(gòu)會(huì)隨著水分和葉綠素含量的多少發(fā)生一系列的變化，光譜反射率則會(huì)發(fā)生與之相應(yīng)的變化。因此，可以根據(jù)葉片的反射光譜反射特征來實(shí)現(xiàn)對(duì)果樹水分葉綠素含量的實(shí)時(shí)監(jiān)控和診斷。本研究以兩年生富士為試驗(yàn)材料，對(duì)蘋果幼樹春梢停止生長期葉片葉綠素、水分含量與光譜反射率、一階微分光譜、光譜參數(shù)等之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，同時(shí)與盛果期果樹果蘋果葉片簡單對(duì)比分析。基于不同數(shù)據(jù)處理方式的敏

2、感波長與波段，利用線性回歸分析、主成分分析、逐步回歸分析構(gòu)建葉綠素、水分含量的高光譜估測模型，并進(jìn)行精度檢驗(yàn)，主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)蘋果幼樹葉片在可見光范圍內(nèi)光譜反射率略高于盛果期果樹，在750-1350nm一波段范圍內(nèi)，反射率比盛果期果樹高3.5％左右。而在1350-2500nm波段范圍內(nèi)，光譜反射率的高低區(qū)分不明顯。幼樹葉片的光譜曲線總體有藍(lán)移的趨勢。在紅邊位置、光譜反射峰、吸收谷等位置藍(lán)移更為明顯，達(dá)到3-7nm

3、。
　　 (2)不同葉綠素含量的幼樹葉片的光譜反射特征有所不同，并且在不同的波段范圍表現(xiàn)出不同的規(guī)律:隨著葉綠素含量的增加，光譜反射率在550nm左右的綠光區(qū)反射率降低，在700-780nm的紅光區(qū)反射率增高。而在1350-2500nm波段范圍內(nèi)，葉綠素含量越高，光譜反射率越高在1650nm和2250nm左右的反射峰處在不同水分含量情況下差別較大。
　　 (3)幼樹葉片葉綠素含量與光譜反射率的一階微分有很好的相關(guān)性，水分

4、含量與lnR、R'有良好的相關(guān)性，最高的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.6110。并且，具有負(fù)相關(guān)關(guān)系的兩波段(420nm、555nm)構(gòu)建的光譜參數(shù)與葉綠素、水分含量關(guān)性提高20％-30％。
　　 (4)以一階微分光譜數(shù)據(jù)的敏感波長及波段，通過主成分分析構(gòu)建的模型與其它模型相比能更好的估測幼樹葉片葉綠素含量模型為y=1.7539-157.1959*R'530-108.0764*R'693+2.6512*R'700+443.2963x4*R'5

5、87-23.0239*R'731+42.6015*R'741-1.8254*R693-712。其中，R2=0.6562, RMSE=0.0574。
　　 (5)以對(duì)數(shù)變換數(shù)據(jù)，通過逐步回歸法構(gòu)建的模型與其他模型相比，能更好的估測幼樹葉片水分含量，模型為y=0.4530+2.9029*ln R756-3.3445*ln R948-4.1786*lnR1572+3.6750* ln R1705+2.5089*ln R2091-1.9