基于高光譜反射率數(shù)據(jù)的冬油菜氮養(yǎng)分診斷.pdf

1、冬油菜具備易種植，易管理，適應(yīng)性廣的特點，是我國非常重要的油料作物。氮素是作物生長必需的營養(yǎng)元素，是冬油菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要決定性因素之一，不同施氮水平對冬油菜品質(zhì)和產(chǎn)量均有很大影響，冬油菜精準(zhǔn)施肥是目前亟待解決的問題?；诟吖庾V遙感手段診斷作物氮素營養(yǎng)狀況是自20世紀(jì)70年代以來的研究熱點，近年來隨著高光譜遙感技術(shù)的快速發(fā)展，高光譜分辨率已有了極大的提高，在可見光到熱紅外波段范圍內(nèi)，可獲取大量連續(xù)狹窄的光譜波段。這為與作物氮素相關(guān)的光譜特

2、性研究提供了大量信息，對實時無損監(jiān)測作物氮素濃度并保障冬油菜高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)起到了巨大作用。
　　本論文旨在建立基于高光譜遙感數(shù)據(jù)的冬油菜氮素盈虧診斷模型。氮營養(yǎng)指數(shù)(nitrogen nutrition index,NNI)可以直接判斷冬油菜植株氮素含量是否滿足當(dāng)前生長所需，通過建立冬油菜冠層光譜反射率與NNI的模型，可實現(xiàn)利用遙感手段對冬油菜作物氮素營養(yǎng)狀況的估測。本研究會通過經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃蜋C(jī)理模型兩種方式反演NNI。經(jīng)驗?zāi)Ｐ头囱軳NI對

3、比分析了高光譜植被指數(shù)直接反演NNI和利用偏最小二乘回歸法建立處理后的冬油菜冠層光譜反射率對NNI的預(yù)測模型。而機(jī)理模型反演NNI則是通過分析不同施氮水平下冬油菜生理生化參數(shù)在苗期的變化規(guī)律，找到對植株氮濃度（plant nitrogen concentration,PNC）、葉面積指數(shù)(leaf area index,LAI)和干物質(zhì)(dry mass，DM)敏感的生理生化參數(shù)，利用高光譜植被指數(shù)從機(jī)理層面分別反演實際PNC和臨界氮濃

4、度(critical nitrogen concentration,Nc)，再計算得到NNI。分析發(fā)現(xiàn)有效估測PNC的植被指數(shù)應(yīng)對葉綠素含量(chlorophyll concentration,Chl)和類胡蘿卜素含量(carotenoid concentration,Car)敏感，尤其對Chl敏感并對LAI和DM變化不敏感。進(jìn)一步分析與敏感生理生化參數(shù)相關(guān)的植被指數(shù)和PNC的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)花青素植被指數(shù)1（anthocyanin refl

5、ectance index1，ARI-1）估測PNC效果最好。對于DM的反演則是利用了LAI與DM的關(guān)系，利用對LAI最為敏感的植被指數(shù)綠度指數(shù)1（green index1，GM-1）間接反演DM，然后將反演得到的DM帶入模型結(jié)合估測的PNC最終得到機(jī)理模型NNI。對比分析兩種反演模型，從反演精度來看，兩種模型擬合精度都很高，經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛿M合精度略高于機(jī)理模型。從反演過程來看，經(jīng)驗?zāi)Ｐ头囱葸^程簡單直接;機(jī)理模型涉及參數(shù)多，且需要經(jīng)過多次反演