本文關(guān)鍵詞：東北春玉米冠層光譜特征與氮營(yíng)養(yǎng)診斷依據(jù)的研究

  更多相關(guān)文章： 玉米 氮營(yíng)養(yǎng) 冠層光譜 特征值 診斷

【摘要】：玉米生產(chǎn)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位,如何使其高產(chǎn)量、高品質(zhì)和高效益是擺在當(dāng)前農(nóng)業(yè)工作者面前的一項(xiàng)重要任務(wù)。玉米施肥過程中普遍存在氮肥不合理使用的現(xiàn)象,如用量逐年增加、利用率較低等,嚴(yán)重污染玉米田間生態(tài)環(huán)境;因此為實(shí)時(shí)掌握玉米田間氮素的盈缺狀況,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)東北春玉米氮肥使用最優(yōu)化;本文采用田間試驗(yàn)和室內(nèi)分析相結(jié)合的方法,使用ASDFieldSpec波譜儀測(cè)定不同品種、不同生育期及不同施氮水平(N1~N6)下的玉米冠層光譜反射率,確定了不同生育期玉米冠層葉片光譜特征,明確了冠層葉片光譜響應(yīng)的敏感區(qū)域及最佳波長(zhǎng),建立了氮含量檢測(cè)光譜參數(shù)及預(yù)測(cè)模型,使用優(yōu)化NDVI指數(shù)反演了喇叭口期葉片氮含量,研究結(jié)果為東北春玉米氮營(yíng)養(yǎng)無損檢測(cè)提供新的方法依據(jù),為研制低成本、高精度的田間光譜傳感器提供數(shù)據(jù)支撐。全文主要研究結(jié)論如下:(1)植株氮和葉片氮含量隨著玉米生育期推進(jìn)逐漸降低,拔節(jié)期植株氮含量和吐絲期葉片氮含量與施氮量均呈二次曲線;葉綠素含量在玉米整個(gè)生育期呈現(xiàn)先增加后降低趨勢(shì);喇叭口期葉綠素含量與施氮量呈指數(shù)曲線,達(dá)到顯著水平。(2)東北春玉米冠層光譜反射率在可見光區(qū)隨著施氮量增加呈現(xiàn)下降趨勢(shì),紅外光譜區(qū)呈現(xiàn)上升趨勢(shì);吐絲期光譜反射率在整個(gè)測(cè)定波段明顯高于喇叭口期;不同玉米品種在相同條件下冠層光譜反射率不同;正常施氮量和減施氮量條件下,12個(gè)玉米品種冠層光譜反射率聚類分析反映的聚類程度不同。(3)東北春玉米喇叭口期和吐絲期,冠層葉片光譜反射率及一階導(dǎo)數(shù)(可部分消除線型背景噪聲光譜)與植株氮、葉片氮和葉綠素含量在可見光區(qū)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān),在可見光波范圍內(nèi)相關(guān)系數(shù)有兩個(gè)峰值,在紅外及遠(yuǎn)紅外光譜區(qū)呈正相關(guān)。植株氮、葉片氮及葉綠素光譜敏感波段主要集中在綠光區(qū)、紅光區(qū)和近紅外區(qū);玉米營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)含量對(duì)玉米冠層近紅外光譜反射率的影響較小,敏感波段的確定為玉米氮營(yíng)養(yǎng)光譜指數(shù)預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建提供了理論依據(jù)。(4)分別構(gòu)建東北春玉米喇叭口期和吐絲期玉米氮(x)及其光譜指數(shù)(y)預(yù)測(cè)模型,確定不同生育期玉米氮含量最佳光譜預(yù)測(cè)指數(shù),其中喇叭口期植株氮含量的光譜指數(shù)中差值植被指數(shù)R760-R718、吐絲期歸一化植被指數(shù)(R765-R548)/(R765+R548)預(yù)測(cè)精度和準(zhǔn)確度較高;喇叭口期葉片氮含量的光譜指數(shù)中歸一化植被指數(shù)(R711-R553)/(R711+R553)和吐絲期差值植被指數(shù)R715-R548具有較高的預(yù)測(cè)精度和準(zhǔn)確度,可以用于反演玉米葉片氮含量。(5)分別構(gòu)建東北春玉米喇叭口期和吐絲期葉綠素(x)及其光譜指數(shù)(y)估算模型,確定了玉米葉綠素最佳光譜預(yù)測(cè)指數(shù);喇叭口期葉綠素含量的光譜指數(shù)中比值植被指數(shù)R749/R712和歸一化植被指數(shù)(R749-R551)/(R749+R551)及吐絲期歸一化植被指數(shù)(R755-R711)/(R755+R711)預(yù)測(cè)精度和準(zhǔn)確度最高,可以用于反演玉米葉片葉綠素含量。(6)NDVI測(cè)定值和NDVI計(jì)算值隨施氮量增加增加,均能用于反演玉米葉片氮含量,NDVI測(cè)定值反演葉片氮含量的相關(guān)性小于NDVI計(jì)算值;近紅外波段光譜反射率最大值和紅光波段光譜反射率最小值構(gòu)建優(yōu)化NDVI值與NDVI測(cè)定值顯著相關(guān),與玉米葉片氮含量顯著線性相關(guān),能較好的反演喇叭口期玉米葉片氮含量;780nm和670nm波長(zhǎng)和850nm和660nm波長(zhǎng)構(gòu)建的NDVI值與NDVI測(cè)定值顯著相關(guān),與玉米葉片氮含量顯著線性相關(guān),能較好的反演喇叭口期玉米葉片氮含量,這一結(jié)果為研發(fā)以不同波段構(gòu)建NDVI植被指數(shù)的光電傳感器,為應(yīng)用其實(shí)時(shí)精準(zhǔn)診斷提供理論支持。
【關(guān)鍵詞】：玉米 氮營(yíng)養(yǎng) 冠層光譜 特征值 診斷
【學(xué)位授予單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S513
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 前言11-12
• 第一篇 文獻(xiàn)綜述12-25
• 第一章 研究進(jìn)展12-21
• 1.1 我國(guó)玉米的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2 作物氮素營(yíng)養(yǎng)研究現(xiàn)狀13
• 1.3 玉米氮素營(yíng)養(yǎng)的變化規(guī)律13-14
• 1.4 植物氮營(yíng)養(yǎng)的診斷方法研究進(jìn)展14-16
• 1.5 玉米氮營(yíng)養(yǎng)診斷研究進(jìn)展16-21
• 第二章 研究?jī)?nèi)容、技術(shù)路線、擬解決問題及創(chuàng)新點(diǎn)21-25
• 2.1 研究?jī)?nèi)容21-22
• 2.2 技術(shù)路線22-23
• 2.3 擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題23
• 2.4 可行性分析23-24
• 2.5 創(chuàng)新點(diǎn)24-25
• 第二篇 研究?jī)?nèi)容25-88
• 第一章 東北春玉米整個(gè)生育期營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)動(dòng)態(tài)變化25-36
• 1.1 材料與方法25-27
• 1.1.1 試驗(yàn)材料25-26
• 1.1.2 試驗(yàn)方法26-27
• 1.2 結(jié)果與分析27-34
• 1.2.1 東北春玉米土壤無機(jī)氮?jiǎng)討B(tài)及與營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)相關(guān)性27-29
• 1.2.2 玉米整個(gè)生育期氮含量動(dòng)態(tài)變化29-33
• 1.2.3 玉米整個(gè)生育期葉片葉綠素含量動(dòng)態(tài)變化33-34
• 1.3 討論34-35
• 1.4 小結(jié)35-36
• 第二章 東北春玉米主要生育期光譜特征研究36-48
• 2.1 材料與方法36-38
• 2.1.1 試驗(yàn)材料36-37
• 2.1.2 試驗(yàn)方法37-38
• 2.2 結(jié)果與分析38-46
• 2.2.1 東北春玉米主要生育期冠層光譜特征38-39
• 2.2.2 東北春玉米主要生育期光譜“三邊”特征39-41
• 2.2.3 不同品種春玉米冠層光譜特征及聚類分析41-46
• 2.3 討論46
• 2.4 小結(jié)46-48
• 第三章 東北春玉米主要生育期營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)與光譜反射率相關(guān)性48-55
• 3.1 材料與方法48-49
• 3.1.1 試驗(yàn)材料48-49
• 3.1.2 試驗(yàn)方法49
• 3.2 結(jié)果與分析49-53
• 3.2.1 東北春玉米主要生育期氮含量與光譜反射率相關(guān)性49-52
• 3.2.2 東北春玉米主要生育期葉綠素含量與光譜反射率相關(guān)性52-53
• 3.3 討論53-54
• 3.4 結(jié)論54-55
• 第四章 東北春玉米氮營(yíng)養(yǎng)光譜指數(shù)預(yù)測(cè)模型及校驗(yàn)55-70
• 4.1 材料與方法56
• 4.2 結(jié)果與分析56-68
• 4.2.1 春玉米植株氮含量光譜指數(shù)預(yù)測(cè)模型及校驗(yàn)56-62
• 4.2.2 春玉米葉片氮含量光譜指數(shù)預(yù)測(cè)模型建立及校驗(yàn)62-68
• 4.3 討論68-69
• 4.4 小結(jié)69-70
• 第五章 東北春玉米葉綠素光譜指數(shù)預(yù)測(cè)模型及校驗(yàn)70-78
• 5.1 材料與方法70
• 5.2 結(jié)果與分析70-77
• 5.2.1 喇叭.期葉綠素含量光譜指數(shù)預(yù)測(cè)模型建立及校驗(yàn)71-74
• 5.2.2 吐絲期葉綠素含量光譜指數(shù)預(yù)測(cè)模型建立及校驗(yàn)74-77
• 5.3 討論77
• 5.4 小結(jié)77-78
• 第六章 基于高光譜優(yōu)化NDVI值反演玉米葉片氮含量78-85
• 6.1 材料與方法78-80
• 6.1.1 試驗(yàn)材料78-79
• 6.1.2 試驗(yàn)方法79-80
• 6.2 結(jié)果與分析80-83
• 6.2.1 不同施氮量下玉米葉片NDVI值差異80-81
• 6.2.2 NDVI測(cè)定值與計(jì)算值相關(guān)性81-82
• 6.2.3 NDVI值與葉片氮相關(guān)性82
• 6.2.4 玉米葉片氮含量的NDVI反演82-83
• 6.3 討論83-84
• 6.4 結(jié)論84-85
• 第七章 結(jié)論與展望85-88
• 7.1 研究結(jié)論85-87
• 7.2 研究展望87-88
• 參考文獻(xiàn)88-102
• 作者簡(jiǎn)介102-103
• 致謝103

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

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本文編號(hào)：712032