基于光譜與數(shù)字圖像技術(shù)的馬鈴薯生長(zhǎng)參數(shù)及氮營(yíng)養(yǎng)監(jiān)測(cè).pdf

1、我國(guó)啟動(dòng)馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，使馬鈴薯成為第四大主糧，馬鈴薯的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對(duì)于保障我國(guó)糧食安全具有重要意義。氮肥對(duì)于馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響十分重大，科學(xué)準(zhǔn)確施氮至關(guān)重要。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展使光譜技術(shù)與數(shù)字圖像技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用受到研究者重視。本研究以馬鈴薯為對(duì)象，通過(guò)高光譜技術(shù)與數(shù)字圖像技術(shù)對(duì)馬鈴薯葉片反射光譜及冠層數(shù)字圖像進(jìn)行測(cè)定，從而監(jiān)測(cè)馬鈴薯生長(zhǎng)情況及氮素營(yíng)養(yǎng)狀況。試驗(yàn)以兩年盆栽試驗(yàn)為基礎(chǔ)，設(shè)置6個(gè)不同施氮水平(N0-N6)，運(yùn)用高光

2、譜遙感技術(shù)、數(shù)字圖像技術(shù)和生理指標(biāo)測(cè)試技術(shù)，分析不同氮肥水平下馬鈴薯葉片反射光譜特征、冠層數(shù)字圖像及生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)、葉片氮素狀況的變化規(guī)律，并對(duì)光譜特征參數(shù)指標(biāo)、數(shù)字圖像指標(biāo)與生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)、葉片氮素積累量進(jìn)行相關(guān)關(guān)系分析，篩選出能夠反映馬鈴薯生長(zhǎng)狀況、氮素狀況的光譜特征參數(shù)指標(biāo)與數(shù)字圖像指標(biāo)。驗(yàn)證光譜技術(shù)與數(shù)字圖像技術(shù)應(yīng)用于馬鈴薯生長(zhǎng)勢(shì)及氮素營(yíng)養(yǎng)監(jiān)測(cè)的可行性，為馬鈴薯的生產(chǎn)及氮素營(yíng)養(yǎng)監(jiān)測(cè)提供研究思路與技術(shù)支撐。
　　主要

3、研究結(jié)論如下:
　　1、通過(guò)分析生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)、葉片氮素積累量、光譜特征參數(shù)指標(biāo)、數(shù)字圖像指標(biāo)在不同施氮量下響應(yīng)。結(jié)果表明:馬鈴薯單株葉鮮重、單株干物質(zhì)隨施氮量的增加而遞增，產(chǎn)量、葉面積則先增后減。隨施氮量的增加SPAD呈增加趨勢(shì)，硝態(tài)氮含量與硝酸還原酶活性先增后減。馬鈴薯葉片氮素積累量隨施氮水平的增加而增加。馬鈴薯葉片光譜反射率在350nm-680nm的紫外可見(jiàn)光波段，隨施氮量的增加而降低;700nm-1050nm的近紅外光

4、區(qū)反射平臺(tái)區(qū)域隨施氮量的增加而上升。隨施氮量變化馬鈴薯葉片光譜反射率出現(xiàn)“紅移”現(xiàn)象。隨施氮水平的增加光譜紅邊參數(shù)中REP（紅邊位置）、Lwidth（紅邊寬度）、FD Max（一階導(dǎo)數(shù)極大值）呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，而Lo（紅谷位置）則呈降低趨勢(shì)。隨施氮水平的增加馬鈴薯數(shù)字化指標(biāo)G/B、(G-B)/(R+G+B)表現(xiàn)出降低趨勢(shì)，B/(R+G+B)則隨施氮量增加而增加。
　　2、分析不同施氮水平下馬鈴薯生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)、葉片氮素狀況與光譜特

5、征參數(shù)指標(biāo)、數(shù)字圖像指標(biāo)的相關(guān)性，探討光譜技術(shù)與數(shù)字圖像技術(shù)應(yīng)用于馬鈴薯生長(zhǎng)于氮素狀況監(jiān)測(cè)的可能性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯原始光譜與生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)、葉片氮素積累量相關(guān)性最好的系數(shù)分別為-0.93、-0.93、0.87;一階導(dǎo)數(shù)光譜與生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)、葉片氮素積累量最好的相關(guān)系數(shù)分別為0.98、0.97、0.96。原始光譜與生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)、葉片氮積累量均在520-700nm達(dá)顯著負(fù)相關(guān)，740-1050nm達(dá)到顯著正相關(guān)。紅邊特征參數(shù)

6、中REP（紅邊位置）、Lwidth（紅邊寬度）與生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)、葉氮積累量相關(guān)性好，REP和Lwidth與各生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)相關(guān)性均達(dá)顯著水平，與葉片氮積累量達(dá)極顯著相關(guān)。12個(gè)植被指數(shù)中有11個(gè)與生長(zhǎng)指標(biāo)呈顯著相關(guān)，10個(gè)植被指數(shù)與生理指標(biāo)、葉片氮積累量相關(guān)性達(dá)極顯著。8個(gè)基于位置的光譜特征參數(shù)與生長(zhǎng)指標(biāo)、生理指標(biāo)均呈顯著相關(guān)關(guān)系，與葉氮積累量呈極顯著相關(guān)。數(shù)字圖像指標(biāo)中G/B、B/(R+G+B)、(G-B)/(R+G+B)與生