基于高光譜玉米氮素營養(yǎng)與生長指標(biāo)的監(jiān)測.pdf

1、本文綜合運(yùn)用高光譜探測及玉米生理生化測試技術(shù)，分析了玉米冠層光譜反射特征及與玉米長勢指標(biāo)、氮素營養(yǎng)的關(guān)系，系統(tǒng)的闡述了玉米冠層反射光譜特征，并確立了玉米長勢指標(biāo)(葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累量)、色素含量及氮素營養(yǎng)的敏感光譜特征參數(shù)及預(yù)測方程，具體研究結(jié)果如下：
　　 1.隨氮素水平的增加，玉米冠層光譜反射率在可見光區(qū)域(350-680nm)降低，在近紅外平臺(760-1300nm)隨氮素水平的增加呈現(xiàn)升高的趨勢。在可見光波段，隨著生

2、育期的推進(jìn)，冠層光譜反射率呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。而在近紅外波段變化趨勢相反。冠層反射率一階微分導(dǎo)數(shù)在紅邊區(qū)域出現(xiàn)“雙峰”現(xiàn)象，隨氮素水平的提高，“雙峰”沒有出現(xiàn)增強(qiáng)或減弱的現(xiàn)象，但隨著生育期的推進(jìn)，“雙峰”呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的規(guī)律。紅邊位置隨生育期推進(jìn)出現(xiàn)先“紅移”后“藍(lán)移”現(xiàn)象，但對氮素不敏感，隨氮素水平的改變而變化不大。紅邊幅值對生育期及氮素水平表現(xiàn)均較敏感，隨氮素水平的升高呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢，隨生育期的推進(jìn)，呈現(xiàn)規(guī)律性先增高后降低

3、的趨勢。
　　 2.高光譜植被指數(shù)NDVI(760460)、NDVI(810460)、NDVI(760510)能夠較好估測干物質(zhì)積累量，其中NDVI(760460)表現(xiàn)最優(yōu)，預(yù)測效果最好。高光譜植被指數(shù)RVI(710460)、NDVI(710460)、RVI(710510)、NDVI(710510)能夠較好的反演玉米葉面積指數(shù)，其中RVI(710510)為最佳反演參數(shù)。而紅邊參數(shù)(紅邊幅值、紅邊位置)與葉面積指數(shù)和干物質(zhì)積累量擬

4、合效果較差，并不能作為估測生長指標(biāo)的高光譜參數(shù)。
　　 3.由460、510nm和710nm組成的比值、歸一化植被指數(shù)能夠較好估測玉米Chla、Chlb及Chla+b含量，其中以RVI(710510)為最佳的反演參數(shù)。紅邊幅值Dred與類胡蘿卜素Car含量擬合效果最好，能夠較準(zhǔn)確的預(yù)測類胡蘿卜素Car含量。
　　 4.由510nm和1100nm組成的比值RVI(1100560)、歸一化植被指數(shù)NDVI(1100560)均

5、可以預(yù)測玉米葉片氮素含量及氮素積累量，且具有較高的準(zhǔn)確性。通過對比發(fā)現(xiàn)，光譜參數(shù)對葉片氮素積累量的預(yù)測效果要好于葉片氮含量。RVI(1100560)預(yù)測葉片氮素含量較好，NDVI(1100560)更適合于預(yù)測葉片氮素積累量。
　　 與葉片相比，植株地上部氮素積累量與冠層反射光譜的相關(guān)性相對較差，采用760nm與950nm組成的比值、歸一化及差值植被指數(shù)均能夠較好的預(yù)測植株地上部氮素積累量。其中以NDVI(950760)表現(xiàn)最好，