利用2019年長江中下游早秈稻早中熟組種質(zhì)資源為材料,分析主要生育期冠層光譜反射率與籽粒粗蛋白含量的關系,篩選出可用于早秈稻籽粒粗蛋白含量預測的敏感生育期和敏感波長,建立了基于敏感波長和光譜參數(shù)的籽粒粗蛋白的一元線性、多元線性、指數(shù)和多項式預測模型,用決定系數(shù)（R²）、均方根誤差（RMSE）和相對誤差（RE）對模型精度進行評價,以期找到估測早秈稻籽粒粗蛋白含量的最適模型。研究發(fā)現(xiàn),在孕穗期514、580、638和695nm波長處冠層一階微分光譜反射率與籽粒粗蛋白含量相關性達到極顯著水平;在基于敏感波長的估測模型中,四元線性模型估測效果最佳,其建模集R²、RMSE和RE分別為0.566、0.342%和2.874%,驗證集R²、RMSE和RE分別為0.518、0.154%和1.303%;在基于光譜參數(shù)構(gòu)建的估測模型中,DSI（R′514和R′638）為自變量構(gòu)建的多項式模型估測效果較優(yōu),其建模集R²、RMSE和RE分別為0.638、0.312%和2.639%,驗證集R²、RMSE和... 

【文章來源】：作物雜志. 2020,(04)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同早秈稻品種光譜曲線

由圖3A可知，6個生育時期內(nèi)，齊穗期與籽粒粗蛋白含量在全波段內(nèi)呈負相關，其余5個生育時期在大部分波段范圍內(nèi)均呈正相關關系，其中孕穗期與籽粒粗蛋白含量相關性最高，在511～608nm和695～758nm波段內(nèi)達極顯著相關。由圖3B可知，籽粒粗蛋白含量與一階微分光譜的相關系數(shù)變異性較大，相關系數(shù)不穩(wěn)定，僅在500～750nm范圍內(nèi)相對穩(wěn)定，其中孕穗期501～538、557～584、610～618、634～643和686～725nm等波段，黃熟期560～564、596～603和628～632nm等波段達極顯著相關。因此，選擇相關系數(shù)大且較穩(wěn)定的孕穗期一階微分光譜作為早秈稻籽粒粗蛋白含量估測的敏感波長，分別為514(r=0.709）、580(r=-0.684）、638(r=-0.733）和695nm(r=0.680）。2.4 基于敏感波長的籽粒粗蛋白含量估測

對11個早秈稻材料6個關鍵生育期冠層原始光譜及一階微分光譜反射率數(shù)據(jù)進行平均計算，得出早秈稻各關鍵生育時期的冠層原始及一階微分光譜反射率曲線（圖2）。由圖2A可知，在可見光波段（350～720nm），光譜反射率隨生育期的遞進呈上升趨勢，表現(xiàn)為（孕穗期、始穗期）<（齊穗期、乳熟期、蠟熟期）<黃熟期，這與水稻葉片營養(yǎng)轉(zhuǎn)運及葉綠素含量變化密切相關[15]。在孕穗期和始穗期，水稻處于營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)生殖生長的過程中，葉片葉綠素含量高，植株發(fā)育健康，葉色較綠，葉片對紅光、藍光吸收能力強；齊穗期“綠峰”特征突出；在乳熟期和蠟熟期，葉片養(yǎng)分逐漸向穗部轉(zhuǎn)移，葉片葉綠素含量降低，綠光波段光譜反射率下降，但高于孕穗期和始穗期；黃熟期，葉片變黃，葉綠素含量急劇下降，反射率上升，變幅增大，“綠峰”特征不顯著。在近紅外波段（720～1 300nm），受水稻葉片細胞壁及細胞空間折射的影響[16]，反射率隨生育期的遞進呈先增加后降低的趨勢，具體表現(xiàn)為在孕穗期至齊穗期不斷上升，在齊穗期至黃熟期下降，在黃熟期最低。紅邊是綠色植物特有的光譜特征，通過紅邊的監(jiān)測，可進行作物生長狀況診斷[17]。紅邊位置（λred）的“紅移”和“藍移”現(xiàn)象能表征作物的生長態(tài)勢。由圖2B可知，早秈稻孕穗期到齊穗期，隨著生育期的遞進波長由732nm右移到736nm，即“紅移”，表明作物生長狀況較好，而到了乳熟期和蠟熟期，波長左移到728nm，黃熟期則移動到701nm，即“藍移”，這是由于進入黃熟期，葉片枯黃，葉綠素含量降低所致。

【參考文獻】：
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