不同種植方式下晚稻冠層高光譜特征及其生理參數(shù)研究.pdf

1、水稻是我國(guó)重要的糧食作物。世界工業(yè)化水平的進(jìn)步與發(fā)展，把新的科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)當(dāng)中，衍生出“信息農(nóng)業(yè)”。高光譜遙感具有波段長(zhǎng)、分辨率高、信息豐富等特點(diǎn)，被應(yīng)用在農(nóng)業(yè)當(dāng)中主要用來(lái)監(jiān)測(cè)作物的營(yíng)養(yǎng)狀況、長(zhǎng)勢(shì)長(zhǎng)相、災(zāi)害預(yù)測(cè)、生理參數(shù)提取與反演等方面，為作物的田間管理提供更好的科學(xué)依據(jù)。本文以晚稻品種H優(yōu)518為研究對(duì)象，設(shè)置四種不同的種植方式（直播、人工移栽、拋秧、機(jī)插）利用高光譜遙感技術(shù)，大面積快速無(wú)損的監(jiān)測(cè)水稻生長(zhǎng)情況，在晚稻各主要生育期

2、監(jiān)測(cè)冠層光譜特征與葉綠素SPAD值、干物質(zhì)重、干葉重和葉面積指數(shù)等指標(biāo)，研究不同種植方式各項(xiàng)農(nóng)學(xué)參數(shù)與水稻高光譜特征參數(shù)之間的關(guān)系。主要研究結(jié)果如下：
　　1.晚稻在四種不同的種植方式下具有綠色植物所含有的典型的“綠峰”與“紅谷”的光譜特征。在可見(jiàn)光區(qū)域，四種種植方式在整個(gè)生育期波長(zhǎng)反射率都約為5%~10%，在近紅外區(qū)域則差異變化明顯，說(shuō)明在近紅外區(qū)域光譜反射率相較于可見(jiàn)光區(qū)域更為敏感。四種種植方式在近紅外區(qū)域的光譜反射率都是孕穗

3、期更高，由于近紅外區(qū)域光譜反射率主要受葉面積指數(shù)等群體因素的影響，因此說(shuō)明孕穗期是生物量快速增長(zhǎng)的重要時(shí)期。對(duì)四種種植方式的“三邊”參數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，三邊位置都保持不變，三邊面積與三邊振幅變化明顯。
　　2.通過(guò)分析對(duì)比四種不同種植方式下晚稻葉片 SPAD值與對(duì)應(yīng)時(shí)期特定冠層光譜特征參數(shù)相關(guān)性分析得出：光譜特征變量R553/R670、PSNDa、PSSRc、PSNDb、PSNDc與晚稻葉片 SPAD值都達(dá)到了顯著相關(guān)性，因此可以選取這

4、些光譜特征值作為監(jiān)測(cè)水稻冠層葉片SPAD值的敏感特征值。晚稻干物質(zhì)重在分蘗期沒(méi)有明顯差異，孕穗期拋秧種植方式干物質(zhì)重相對(duì)于其他三種種植方式質(zhì)量最小，從抽穗期開(kāi)始到成熟期，都是拋秧干物質(zhì)重最高，人工移栽次之，機(jī)插和直播最小。在四個(gè)主要生育期內(nèi)，四種種植方式的干葉重變化趨勢(shì)相同，呈現(xiàn)一個(gè)倒“V”字形。對(duì)高光譜特征值與干物質(zhì)重以及干葉重的相關(guān)性研究分析得出，差值植被指數(shù) R1100-R1650與干物質(zhì)重和干葉重均呈顯著相關(guān)關(guān)系，因此可以選取該

5、變量作為監(jiān)測(cè)水稻干物質(zhì)重與干葉重的敏感變量因子。
　　3.在分析LAI與光譜特征變量相關(guān)性時(shí)發(fā)現(xiàn)，晚稻四種種植方式在各個(gè)生育期內(nèi)的LAI和三邊參數(shù)當(dāng)中的Db、Rg與SDb三個(gè)特征光譜變量達(dá)到顯著相關(guān)關(guān)系，與一階導(dǎo)數(shù)光譜在藍(lán)邊區(qū)域（500nm~550nm）、紅邊區(qū)域（680nm~760nm）以及黃邊區(qū)域（550nm~600nm）呈顯著性相關(guān)關(guān)系。分別選取了一階導(dǎo)數(shù)光譜參數(shù)fd520、藍(lán)邊振幅Db、以及藍(lán)邊面積SDb與葉面積指數(shù)做回歸