本文關(guān)鍵詞：不同氮水平下小麥冠層光譜特征及其與農(nóng)學(xué)參數(shù)關(guān)系研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：小麥?zhǔn)鞘澜缟戏植挤秶顝V,種植面積最大的糧食作物之一,在我國(guó)的種植面積和產(chǎn)量?jī)H次于水稻。氮素又是對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量品質(zhì)形成影響最為顯著的營(yíng)養(yǎng)元素。因此,本研究通過(guò)監(jiān)測(cè)不同氮水平下小麥冠層光譜特征及其與農(nóng)學(xué)參數(shù)關(guān)系,可以為陜西關(guān)中地區(qū)小麥生長(zhǎng)狀況進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)和產(chǎn)量評(píng)估提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。本研究利用美國(guó)Spectra Vista公司生產(chǎn)的SVC HR-1024i便攜式光譜儀監(jiān)測(cè)小麥冠層光譜反射率,同步獲取相關(guān)農(nóng)學(xué)參數(shù)。通過(guò)研究不同氮水平下小麥冠層光譜特征,以及冠層光譜及其衍生的高光譜參數(shù)與葉片氮含量、植株含水量、葉綠素及地上生物量的相關(guān)性,采用逐步回歸的方法,建立了小麥相關(guān)農(nóng)學(xué)參數(shù)的高光譜估算模型,并進(jìn)行檢驗(yàn)。主要研究結(jié)果如下:(1)不同生育期(N3水平下)小麥冠層光譜反射率變化趨勢(shì)大體一致。不同氮水平下(以返青期為例)小麥冠層光譜反射率差異較大。隨著施氮水平的增加,小麥冠層光譜反射率逐漸升高,N5水平達(dá)到最高。不同氮水平不同生育期下,小麥的紅邊都具有“雙峰”現(xiàn)象。不同氮水平下,紅邊位置的變化差異較小,表現(xiàn)不明顯。紅邊幅值、紅邊面積的變化差異較為明顯。隨著施氮水平的提高,紅邊幅值、紅邊面積表現(xiàn)為先上升后下降。整個(gè)生育期內(nèi),隨著生育期的推進(jìn),紅邊位置、紅邊幅值、紅邊面積均有向紅邊移動(dòng)的趨勢(shì),在灌漿期達(dá)到最大;乳熟期后向藍(lán)邊方向移動(dòng)。(2)不同生育期,小麥葉片氮含量有較大差異。隨著生育期的推進(jìn),葉片氮含量逐漸下降。在同一時(shí)期不同氮水平下,葉片氮含量隨著施氮水平的增加而增大,但也有差異情況出現(xiàn)。通過(guò)分析小麥葉片氮含量與冠層光譜、導(dǎo)數(shù)光譜、光譜參數(shù)的相關(guān)性,得出葉片氮含量與可見(jiàn)光波段負(fù)相關(guān),與近紅外波段(720~1400nm)正相關(guān),1400nm以后相關(guān)系數(shù)開(kāi)始下降直到負(fù)相關(guān),且波動(dòng)較大。同時(shí)得到了相關(guān)系數(shù)最大值對(duì)應(yīng)的冠層光譜波段、導(dǎo)數(shù)光譜波段及高光譜參數(shù),利用這些參數(shù)建立了小麥葉片氮含量的高光譜估算模型并進(jìn)行了檢驗(yàn)。最終選取ND[1363,622]作為葉片氮含量的估測(cè)模型,方程為:Y=3.5126X1.4336,R2=0.761,RMSE=1.274,RE=23.64。利用同時(shí)期在陜西楊凌揉谷鎮(zhèn)、扶風(fēng)巨良農(nóng)場(chǎng)采集到的大田試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)確立的小麥葉片氮含量估測(cè)模型進(jìn)行大田檢驗(yàn),結(jié)果顯示小麥葉片氮含量估測(cè)模型有較好的準(zhǔn)確性與普適性。(3)植株含水量在各個(gè)生育期有所差異但差異較小,不同氮水平下植株含水量變化不明顯。通過(guò)分析植株含水量與冠層光譜、導(dǎo)數(shù)光譜、光譜參數(shù)的相關(guān)性,得出植株含水量與可見(jiàn)光波段呈負(fù)相關(guān),與近紅外波段(760~1150nm)呈正相關(guān),1150nm以后相關(guān)系數(shù)開(kāi)始下降直到負(fù)相關(guān),且波動(dòng)較大。同時(shí)得到了相關(guān)系數(shù)最大值對(duì)應(yīng)的冠層光譜波段、導(dǎo)數(shù)光譜波段及高光譜參數(shù),利用這些參數(shù)建立了植株含水量的高光譜估算模型并進(jìn)行了檢驗(yàn)。最終選取Dr作為小麥植株含水量的估測(cè)模型,方程為:Y=-10436X2+189.67X-0.0432,R2=0.766,RMSE=0.053,RE=5.34。利用同時(shí)期在陜西楊凌揉谷鎮(zhèn)、扶風(fēng)巨良農(nóng)場(chǎng)采集到的大田試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)確立的小麥植株含水量估測(cè)模型進(jìn)行大田檢驗(yàn),結(jié)果顯示小麥植株含水量估測(cè)模型有較好的準(zhǔn)確性與普適性。(4)小麥葉綠素含量在返青期與拔節(jié)期較高,到抽穗期有所下降,在灌漿期有所回升,之后開(kāi)始繼續(xù)下降,到蠟熟期達(dá)到最低。不同氮水平下,小麥葉綠素含量先增大后降低,呈拋物線趨勢(shì)。通過(guò)分析小麥葉綠素含量與冠層光譜、導(dǎo)數(shù)光譜、光譜參數(shù)的相關(guān)性,得出葉綠素與可見(jiàn)光波段負(fù)相關(guān),與近紅外波段(745~893nm)正相關(guān),893nm以后相關(guān)系數(shù)開(kāi)始下降直到負(fù)相關(guān),且波動(dòng)較大。同時(shí)得到了相關(guān)系數(shù)最大值對(duì)應(yīng)的冠層光譜波段、導(dǎo)數(shù)光譜波段及高光譜參數(shù),利用這些參數(shù)建立了小麥葉綠素的高光譜估算模型,并進(jìn)行了檢驗(yàn)。最終選取ND[773,590]作為葉綠素的估測(cè)模型,方程為:Y=-370.36X2+667.34X-251.3,R2=0.523,RMSE=9.24,RE=27.82。利用同時(shí)期在陜西楊凌揉谷鎮(zhèn)、扶風(fēng)巨良農(nóng)場(chǎng)采集到的大田試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)確立的小麥葉綠素估測(cè)模型進(jìn)行大田檢驗(yàn),結(jié)果顯示葉綠素估測(cè)模型有較好的準(zhǔn)確性與普適性。(5)不同生育期、不同氮水平下,鮮生物量變化情況都表現(xiàn)為先上升后下降。通過(guò)分析鮮生物量與冠層光譜、導(dǎo)數(shù)光譜、光譜參數(shù)的相關(guān)性,得出鮮生物量與可見(jiàn)光波段負(fù)相關(guān),與近紅外波段(730~1100nm)正相關(guān)。同時(shí)得到了相關(guān)系數(shù)最大值對(duì)應(yīng)的冠層光譜波段、導(dǎo)數(shù)光譜波段及高光譜參數(shù),利用這些參數(shù)建立了小麥鮮生物量的高光譜估算模型并進(jìn)行了檢驗(yàn),最終選取ND[801,670]作為鮮生物量的估測(cè)模型,方程為:Y=-190.64X2-316.56X+134.88,R2=0.484,RMSE=0.745,RE=15.32。利用同時(shí)期在陜西楊凌揉谷鎮(zhèn)、扶風(fēng)巨良農(nóng)場(chǎng)采集到的大田試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)確立的鮮生物量估測(cè)模型進(jìn)行大田檢驗(yàn),結(jié)果顯示鮮生物量的準(zhǔn)確性與普適性較差。
【關(guān)鍵詞】：小麥 光譜特征 農(nóng)學(xué)參數(shù) 高光譜參數(shù) 估算模型
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S512.1;S127
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 立題背景13-14
• 1.2 高光譜遙感技術(shù)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 高光譜遙感技術(shù)的起源及特點(diǎn)14
• 1.2.2 高光譜遙感技術(shù)的基本原理14-15
• 1.2.3 高光譜遙感應(yīng)用于植被分析的研究現(xiàn)狀15
• 1.2.4 植被反射光譜特征15-16
• 1.3 農(nóng)學(xué)參數(shù)研究進(jìn)展16-19
• 1.3.1 葉片氮含量16-17
• 1.3.2 植株含水量17-18
• 1.3.3 葉綠素18
• 1.3.4 地上生物量18-19
• 1.4 研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線19-21
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容19
• 1.4.2 技術(shù)路線19-21
• 第二章 材料與方法21-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)21
• 2.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法21-22
• 2.2.1 冠層光譜數(shù)據(jù)測(cè)定21
• 2.2.2 農(nóng)學(xué)參數(shù)測(cè)定21-22
• 2.3 數(shù)據(jù)分析22-25
• 2.3.1 光譜數(shù)據(jù)分析22-23
• 2.3.2 本文采用的公式23-25
• 第三章 小麥冠層光譜特征25-31
• 3.1 不同氮水平下小麥冠層光譜反射特征25
• 3.2 不同氮水平下小麥導(dǎo)數(shù)光譜特征25-26
• 3.3 不同生育期小麥冠層光譜反射特征26-27
• 3.4 不同氮水平、不同生育期小麥紅邊特征27-30
• 3.5 本章小結(jié)30-31
• 第四章 葉片氮含量的高光譜估測(cè)研究31-37
• 4.1 不同時(shí)期、不同氮水平下植株氮含量變化31
• 4.2 小麥葉片氮含量與冠層光譜相關(guān)分析31-33
• 4.3 葉片氮含量的高光譜監(jiān)測(cè)模型33-34
• 4.4 模型測(cè)試與檢驗(yàn)34-35
• 4.5 葉片氮含量模型大田檢驗(yàn)35
• 4.6 本章小結(jié)35-37
• 第五章 植株含水量的高光譜估測(cè)研究37-42
• 5.1 不同時(shí)期、不同氮水平下植株含水量變化37
• 5.2 植株含水量與冠層光譜相關(guān)分析37-39
• 5.3 植株含水率的高光譜模型監(jiān)測(cè)39-40
• 5.4 模型測(cè)試與檢驗(yàn)40-41
• 5.5 植株含水量模型大田檢驗(yàn)41
• 5.6 本章小結(jié)41-42
• 第六章 葉綠素的高光譜估測(cè)研究42-48
• 6.1 不同生育期、不同氮水平下小麥葉綠素變化42
• 6.2 小麥葉綠素與冠層光譜相關(guān)分析42-44
• 6.3 葉綠素高光譜監(jiān)測(cè)模型44-45
• 6.4 模型檢驗(yàn)45-46
• 6.5 葉綠素估測(cè)模型大田檢驗(yàn)46
• 6.6 本章小結(jié)46-48
• 第七章 地上鮮生物量的高光譜估測(cè)研究48-54
• 7.1 不同生育期、不同氮水平下小麥地上鮮生物量變化48
• 7.2 小麥地上鮮生物量與冠層光譜相關(guān)分析48-50
• 7.3 鮮生物量高光譜監(jiān)測(cè)模型50-51
• 7.4 模型檢驗(yàn)51-52
• 7.5 鮮生物量估測(cè)模型大田檢驗(yàn)52
• 7.6 本章小結(jié)52-54
• 第八章 結(jié)論與展望54-58
• 8.1 結(jié)論54-57
• 8.1.1 冠層光譜特54
• 8.1.2 小麥葉片氮含量高光譜估測(cè)模型54-55
• 8.1.3 小麥植株含水量高光譜估測(cè)模型55
• 8.1.4 小麥葉綠素含量高光譜估測(cè)模型55-56
• 8.1.5 小麥鮮生物量高光譜估測(cè)模型56-57
• 8.2 存在的問(wèn)題與展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 致謝61-62
• 作者簡(jiǎn)介62

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張俊華;張佳寶;賈科利;;不同施肥條件下夏玉米光譜特征與葉綠素含量和LAI的相關(guān)性[J];西北植物學(xué)報(bào);2008年07期

2 田慶久,宮鵬,趙春江,郭曉維;用光譜反射率診斷小麥水分狀況的可行性分析[J];科學(xué)通報(bào);2000年24期

3 孫莉;陳曦;武建軍;馮先偉;包安明;馬亞琴;王登偉;;水分脅迫下棉花冠層葉片高光譜數(shù)據(jù)生物量變化研究[J];科學(xué)通報(bào);2006年S1期

4 張金恒,王珂,王人潮;高光譜評(píng)價(jià)植被葉綠素含量的研究進(jìn)展[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)科學(xué)版);2003年01期

5 朱艷;李映雪;周冬琴;田永超;姚霞;曹衛(wèi)星;;稻麥葉片氮含量與冠層反射光譜的定量關(guān)系[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2006年10期

6 任紅艷 ,潘劍君,張佳寶;不同施氮水平下的小麥冠層光譜特征及產(chǎn)量分析[J];土壤通報(bào);2005年01期

7 吳華兵;朱艷;田永超;姚霞;劉曉軍;周治國(guó);曹衛(wèi)星;;棉花冠層高光譜指數(shù)與葉片氮積累量的定量關(guān)系[J];作物學(xué)報(bào);2007年03期

8 馮偉;姚霞;田永超;朱艷;劉小軍;曹衛(wèi)星;;小麥籽粒蛋白質(zhì)含量高光譜預(yù)測(cè)模型研究[J];作物學(xué)報(bào);2007年12期

9 薛利紅,羅衛(wèi)紅,曹衛(wèi)星,田永超;作物水分和氮素光譜診斷研究進(jìn)展[J];遙感學(xué)報(bào);2003年01期

10 林克惠;施肥對(duì)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的影響[J];云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1996年02期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 劉冰峰;夏玉米氮磷營(yíng)養(yǎng)監(jiān)測(cè)高光譜遙感估算模型研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2012年

2 呂小娜;不同供氮水平烤煙冠層光譜特性及其農(nóng)學(xué)參數(shù)估測(cè)[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

3 任海建;不同植被覆蓋度條件下小麥生長(zhǎng)參數(shù)的高光譜監(jiān)測(cè)研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：不同氮水平下小麥冠層光譜特征及其與農(nóng)學(xué)參數(shù)關(guān)系研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：415485