基于光譜與數(shù)字圖像技術的馬鈴薯生長參數(shù)及氮營養(yǎng)監(jiān)測.pdf

1、我國啟動馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，使馬鈴薯成為第四大主糧，馬鈴薯的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對于保障我國糧食安全具有重要意義。氮肥對于馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的影響十分重大，科學準確施氮至關重要。精準農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展使光譜技術與數(shù)字圖像技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用受到研究者重視。本研究以馬鈴薯為對象，通過高光譜技術與數(shù)字圖像技術對馬鈴薯葉片反射光譜及冠層數(shù)字圖像進行測定，從而監(jiān)測馬鈴薯生長情況及氮素營養(yǎng)狀況。試驗以兩年盆栽試驗為基礎，設置6個不同施氮水平(N0-N6)，運用高光

2、譜遙感技術、數(shù)字圖像技術和生理指標測試技術，分析不同氮肥水平下馬鈴薯葉片反射光譜特征、冠層數(shù)字圖像及生長指標、生理指標、葉片氮素狀況的變化規(guī)律，并對光譜特征參數(shù)指標、數(shù)字圖像指標與生長指標、生理指標、葉片氮素積累量進行相關關系分析，篩選出能夠反映馬鈴薯生長狀況、氮素狀況的光譜特征參數(shù)指標與數(shù)字圖像指標。驗證光譜技術與數(shù)字圖像技術應用于馬鈴薯生長勢及氮素營養(yǎng)監(jiān)測的可行性，為馬鈴薯的生產(chǎn)及氮素營養(yǎng)監(jiān)測提供研究思路與技術支撐。
　　主要

3、研究結(jié)論如下:
　　1、通過分析生長指標、生理指標、葉片氮素積累量、光譜特征參數(shù)指標、數(shù)字圖像指標在不同施氮量下響應。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，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（一階導數(shù)極大值）呈現(xiàn)增加趨勢，而Lo（紅谷位置）則呈降低趨勢。隨施氮水平的增加馬鈴薯數(shù)字化指標G/B、(G-B)/(R+G+B)表現(xiàn)出降低趨勢，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指標、生理指標、葉片氮素狀況與光譜特

5、征參數(shù)指標、數(shù)字圖像指標的相關性，探討光譜技術與數(shù)字圖像技術應用于馬鈴薯生長于氮素狀況監(jiān)測的可能性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯原始光譜與生長指標、生理指標、葉片氮素積累量相關性最好的系數(shù)分別為-0.93、-0.93、0.87;一階導數(shù)光譜與生長指標、生理指標、葉片氮素積累量最好的相關系數(shù)分別為0.98、0.97、0.96。原始光譜與生長指標、生理指標、葉片氮積累量均在520-700nm達顯著負相關，740-1050nm達到顯著正相關。紅邊特征參數(shù)

6、中REP（紅邊位置）、Lwidth（紅邊寬度）與生長指標、生理指標、葉氮積累量相關性好，REP和Lwidth與各生長指標、生理指標相關性均達顯著水平，與葉片氮積累量達極顯著相關。12個植被指數(shù)中有11個與生長指標呈顯著相關，10個植被指數(shù)與生理指標、葉片氮積累量相關性達極顯著。8個基于位置的光譜特征參數(shù)與生長指標、生理指標均呈顯著相關關系，與葉氮積累量呈極顯著相關。數(shù)字圖像指標中G/B、B/(R+G+B)、(G-B)/(R+G+B)與生