基于冠層反射光譜的夏玉米氮素營(yíng)養(yǎng)與生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)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(guò)光譜技術(shù)進(jìn)行作物長(zhǎng)勢(shì)及氮素營(yíng)養(yǎng)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以為黃淮海地區(qū)夏玉米種植區(qū)玉米生長(zhǎng)無(wú)損監(jiān)測(cè)和精確農(nóng)作管理提供理論基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。
　　 本研究以黃淮海地區(qū)麥茬夏玉米為研究對(duì)象，綜合運(yùn)用作物冠層反射光譜探測(cè)技術(shù)和夏玉米生理指標(biāo)測(cè)試技術(shù)，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(guān)關(guān)系，篩選出了夏玉米長(zhǎng)勢(shì)和氮素營(yíng)養(yǎng)指

2、標(biāo)的敏感植被指數(shù)，構(gòu)建了夏玉米長(zhǎng)勢(shì)和氮素營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的光譜預(yù)測(cè)模型，并用獨(dú)立年份的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行了檢驗(yàn)。主要研究結(jié)果如下：
　　 1.通過(guò)分析不同施氮水平下夏玉米LAI和生物量隨生育時(shí)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(guān)關(guān)系，構(gòu)建了LAI、葉干重和地上部干物重的光譜預(yù)測(cè)模型。結(jié)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(guān)性較好，其中決定系數(shù)以NDVI

3、(850，730)最高，達(dá)0.7903，2個(gè)年份獨(dú)立試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)表明，以NDVI(850，730)為變量建立的線性模型可以較為準(zhǔn)確地反演植被覆蓋度較低時(shí)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(guān)性較好，用獨(dú)立試驗(yàn)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)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(zhǔn)確地反演夏玉米葉干重，地上部干物重模型檢驗(yàn)效果較差。
　　 2.在分析不同

4、施氮水平下夏玉米葉片氮素營(yíng)養(yǎng)隨生育時(shí)期變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，研究了夏玉米葉片氮素營(yíng)養(yǎng)狀況與冠層反射特征光譜的相關(guān)關(guān)系，提出了各生育時(shí)期葉片氮含量的敏感光譜參數(shù)，明確了整個(gè)生育期葉片氮積累量的敏感光譜參數(shù)。結(jié)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(guān)性在拔節(jié)、孕穗、抽雄和吐絲4個(gè)時(shí)期達(dá)到極顯著水平，乳熟期達(dá)到顯著水平，且各生育時(shí)期可用統(tǒng)一的光

5、譜參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)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(wèn)相關(guān)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(guān)系，構(gòu)建了玉米葉片糖氮比的光譜預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明，利用冠層光譜對(duì)葉片糖氮比進(jìn)行監(jiān)測(cè)的適宜時(shí)期為孕穗、抽雄和吐絲期。綜合2個(gè)品種孕穗、抽雄和吐絲3個(gè)時(shí)期的數(shù)據(jù)，對(duì)葉片糖氮

6、比與所有光譜參數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，篩選出了13個(gè)表現(xiàn)較好的參數(shù)。經(jīng)獨(dú)立數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)表明，TVI對(duì)葉片糖氮比的預(yù)測(cè)精度較高，預(yù)測(cè)精度r為0.612，RMSE為0.505，預(yù)測(cè)的相對(duì)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(guān)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(lèi)胡蘿卜素(Car)含量估算模型。結(jié)果表明，近紅外波段與可見(jiàn)光波