不同物候期的蘋果樹冠層氮素含量高光譜估測研究.pdf

1、氮素是植物生長發(fā)育所必需的大量元素之一，對于蘋果樹生長及果實品質的形成起著至關重要的作用。目前，利用高光譜對植被氮素含量的估測研究主要集中在大田作物，而對多年生的蘋果樹研究較少，且已有研究大都集中在果樹的某一個生長時期，而對果樹不同物候期的研究較少。因此對蘋果樹不同物候期的氮素含量進行高光譜估測研究，對快速、無損和準確地估測果樹氮素含量，從而確定氮素含量的最佳估測時期，對果樹的精準施肥具有重要意義。
　　以山東省棲霞市為研究區(qū)，以

2、紅富士蘋果樹為研究對象。在2013年及2014年蘋果盛花期（4月下旬）、新梢旺長期（5月中下旬）、春梢停長期（6月中下旬）、秋梢停長期（9月中下旬）四個物候期，利用ASD FieldSpec4便攜式地物波譜儀，對盛果期蘋果樹冠層光譜數(shù)據(jù)進行測定，同步采集蘋果樹冠的葉片，在室內對葉片N素含量進行測定。分析了不同物候期蘋果樹冠層N素含量變化規(guī)律及不同N含量蘋果樹冠層光譜特征；對原始光譜數(shù)據(jù)進行了預處理和15種變換，篩選了與氮素含量相關的敏感

3、波長。同時選用了基于位置的和基于面積的高光譜參量以及其它三類植被指數(shù)。最后建立了不同物候期蘋果樹冠層氮素含量最佳估測模型。主要研究結果如下：
　?。?）初步摸清了蘋果不同物候期的冠層氮素含量和高光譜特征的變化規(guī)律
　　從盛花期到秋梢停長期，蘋果冠層氮素平均含量一直處于下降狀態(tài)，其中從新梢旺長期到春梢停長期氮素含量降低幅度相對較小，相對比較穩(wěn)定。
　　不同物候期蘋果冠層光譜反射率具有相似的變化趨勢。在350~780 nm

4、波段范圍內，盛花期、新梢旺長期、春梢停長期以及秋梢停長期的反射率相差較小，但盛花期的光譜反射率要高于其他三個時期的光譜反射率，且在680 nm（紅谷）附近差值達到最大。在1000~1300 nm形成高的近紅外反射平臺，盛花期的光譜反射率要明顯低于其他三個時期的光譜反射率，而新梢旺長期、春梢停長期和秋梢停長期的反射率相差最大，表現(xiàn)為新梢旺長期光譜反射率＞春梢停長期光譜反射率＞秋梢停長期光譜反射率。在1419~2402 nm波段范圍內，四個

5、時期的光譜反射率出現(xiàn)交叉。
　?。?）明確了蘋果不同物候期冠層氮素含量的敏感波段及敏感高光譜參量
　　綠光（500~560 nm）和近紅外區(qū)域（780~1100 nm）受冠層氮素含量影響較為顯著，是盛花期蘋果冠層氮素含量敏感波段，SDg，CIGREEN，GNDVI為盛花期蘋果冠層氮素含量敏感高光譜參量。新梢旺長期冠層氮素含量敏感波段主要集中在近紅外區(qū)域（780~1100 nm），冠層氮素含量敏感高光譜參量為DVI、MSAVI

6、和TVI。春梢停長期蘋果冠層氮素含量敏感波長位于紅光區(qū)域（620~760 nm）和近紅外區(qū)域（780~1100 nm），λr，MCARI，TCARI為春梢停長期蘋果冠層氮素含量估測敏感高光譜參量。近紅外區(qū)域（780~1100 nm）為秋梢停長期冠層氮素含量敏感區(qū)域，DVI、MSAVI、TVI和MCARI這四種植被指數(shù)為秋梢停長期蘋果冠層氮素含量估測敏感高光譜參量。
　?。?）建立了不同物候期蘋果冠層氮素含量的最佳估測模型