不同营养水平冬小麦长势高光谱遥感监测

发布时间：2017-10-23 02:24

  本文关键词：不同营养水平冬小麦长势高光谱遥感监测

  更多相关文章： 冬小麦 高光谱遥感 SPAD值 叶面积指数 植株含水率 生物量干重

【摘要】：冬小麦作为重要的粮食作物,其供求矛盾影响着国家安全与稳定,因此,对冬小麦进行长势监测及估产研究具有重要意义。高光谱遥感作为一种非破坏性、快速、实时的监测手段,在冬小麦长势监测中具有重要应用价值。本文比较分析了不同营养水平冬小麦生长过程中冠层光谱及其叶绿素、叶面积指数、植株含水率和生物量干重等生理生化参数的变化特征,并尝试寻找最佳光谱参数实现利用高光谱数据对这些生理生化参数的反演,为区域农田环境和作物生长状况的实时动态监测提供科学的参考依据。研究取得的结果有:(1)相同的氮磷施肥水平下,前五期反射光谱曲线呈总体特征一致,只是存在数值上的差别,而灌浆期反射光谱曲线与前五期略有不同,成熟期冠层光谱曲线明显异于其他各生育期。在可见光波段范围内,灌浆期和成熟期光谱反射率大于之前各生育期,在约700-1200 nm波段范围内,成熟期光谱反射率最小,灌浆期高于成熟期但总体低于其他各生育期。而在约1200 nm之后,成熟期反射率值再次居于最高。(2)未施加氮肥和磷肥的情况下,在可见光波段和大于约1300 nm的波段范围内,反射光谱曲线高于其他养分施肥水平,而在绿色植被的近红外强反射波段范围内,未作施肥处理的小麦冠层反射光谱曲线低于其他处理水平。同一生育期不同氮磷施肥水平下,小麦冠层反射光谱曲线具有部分相似特征,在N3,P3水平下,在约760-1100 nm波段范围内反射率最高。(3)相同的氮磷施肥水平下,在冬小麦整个生育期SPAD值、叶面积指数、植株含水率和生物量干重总体均呈先升高后降低的趋势。而在同一生育期,不同的氮磷施肥水平下,SPAD值、叶面积指数、植株含水率和生物量干重随氮磷施肥量的增加而升高。(4)归一化植被指数与SPAD值具有相对较高的相关性,利用归一化植被指数进行SPAD值反演,建模决定系数及检验决定系数分别为0.4976、0.443。781 nm处的一阶微分值和比值植被指数与叶面积指数具有相对较高的相关性,利用781 nm处的一阶微分值进行叶面积指数反演,建模决定系数及检验决定系数分别为0.8067、0.8208,比利用比值植被指数反演进行叶面积指数反演效果更好。归一化水指数与植株含水率之间具有相对较高的相关性,利用归一化水指数进行植株含水率反演,建模决定系数及检验决定系数分别为0.5080、0.6424。1065 nm处的一阶微分值与生物量干重具有相对较高的相关性,利用1065 nm处的一阶微分值进行生物量干重反演,建模决定系数及检验决定系数分别为0.9387、0.8009。
【关键词】：冬小麦 高光谱遥感 SPAD值 叶面积指数 植株含水率 生物量干重
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S512.11;S127
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-18
• 1 高光谱遥感研究及应用13-15
• 1.1 高光谱遥感在地质调查方面的研究应用13
• 1.2 高光谱遥感在大气和环境遥感方面的研究应用13
• 1.3 高光谱遥感在精细农业方面的研究应用13-14
• 1.4 高光谱遥感在作物鉴别、品质鉴定、营养状况及病害监测方面的研究应用14-15
• 2 遥感长势监测及估产研究15-16
• 2.1 国内外遥感长势监测及估产研究15
• 2.2 遥感数据与农学参数的相关研究15-16
• 3 不同营养水平冬小麦高光谱遥感长势监测16-18
• 第二章 冬小麦叶片SPAD值的冠层高光谱监测18-28
• 1 前言18
• 2 材料与方法18-20
• 2.1 田间试验设计18-19
• 2.2 试验方法19-20
• 2.2.1 冠层光谱数据采集19
• 2.2.2 光谱数据处理19
• 2.2.3 冬小麦叶片叶绿素数据测定19-20
• 3 结果分析20-27
• 3.1 同一营养水平不同生育期小麦冠层光谱数据分析20-21
• 3.2 同一生育期不同营养水平小麦冠层光谱数据分析21
• 3.3 不同生育期叶绿素含量分析21-22
• 3.4 不同营养水平小麦叶绿素含量分析22-23
• 3.5 冠层反射光谱与叶绿素关系分析23-26
• 3.5.1 小麦叶片SPAD值与冠层反射光谱之间的相关性分析23-24
• 3.5.2 小麦叶片SPAD值与一阶微分光谱之间的相关性分析24
• 3.5.3 叶片SPAD值与光谱参数相关分析24-26
• 3.5.4 叶片SPAD值的冠层高光谱反演26
• 3.6 产量与叶片SPAD值的关系26-27
• 3.6.1 总体水平下SPAD值与产量的相关性分析26
• 3.6.2 不同氮磷水平下SPAD值与产量的相关性分析26-27
• 4 结论27-28
• 第三章 冬小麦叶面积指数的冠层高光谱遥感监测28-35
• 1 前言28
• 2 材料与方法28
• 2.1 田间试验设计28
• 2.2 试验方法28
• 2.2.1 冠层光谱数据采集28
• 2.2.2 冠层光谱数据处理28
• 2.2.3 叶面积指数测定28
• 3 结果分析28-34
• 3.1 不同生育期叶面积指数分析28-29
• 3.2 不同营养水平小麦叶面积指数分析29-30
• 3.3 冠层反射光谱与叶面积指数的关系30-33
• 3.3.1 小麦叶面积指数与冠层反射光谱之间的相关性分析30-31
• 3.3.2 小麦叶面积指数与一阶微分光谱之间的相关性分析31
• 3.3.3 叶面积指数与光谱参数相关分析31-33
• 3.3.4 叶面积指数的冠层高光谱反演33
• 3.4 产量与叶面积指数的关系33-34
• 3.4.1 总体水平下叶面积指数与产量的相关性分析33-34
• 3.4.2 不同氮磷水平下叶面积指数与产量的相关性分析34
• 4 结论34-35
• 第四章 冬小麦植株含水率的冠层高光谱监测35-41
• 1 前言35
• 2 材料与方法35-36
• 2.1 田间试验设计35
• 2.2 试验方法35-36
• 2.2.1 冠层光谱数据采集35
• 2.2.2 冠层光谱数据处理35
• 2.2.3 植株含水率测定35-36
• 3 结果分析36-39
• 3.1 不同生育期植株含水率分析36
• 3.2 不同营养水平小麦植株含水率分析36-37
• 3.3 冠层反射光谱与植株含水率的关系37-39
• 3.3.1 小麦植株含水率与冠层反射光谱之间的相关性分析37
• 3.3.2 小麦植株含水率与一阶微分光谱之间的相关性分析37-38
• 3.3.3 植株含水率与光谱参数相关分析38-39
• 3.3.4 植株含水率的冠层高光谱反演39
• 4 结论39-41
• 第五章 冬小麦地上生物量干重的冠层高光谱监测41-48
• 1 前言41
• 2 材料与方法41-42
• 2.1 田间试验设计41
• 2.2 试验方法41-42
• 2.2.1 冠层光谱数据采集41
• 2.2.2 冠层光谱数据处理41
• 2.2.3 生物量干重测定41-42
• 3 结果分析42-47
• 3.1 不同生育期生物量分析42
• 3.2 不同营养水平小麦生物量分析42-43
• 3.3 冠层反射光谱与生物量干重的关系43-46
• 3.3.1 小麦生物量干重与冠层反射光谱之间的相关性分析43-44
• 3.3.2 小麦生物量干重与一阶微分光谱之间的相关性分析44
• 3.3.3 生物量干重与光谱参数相关分析44-45
• 3.3.4 生物量干重的冠层高光谱反演45-46
• 3.4 产量与生物量干重的关系46-47
• 3.4.1 总体水平下生物量干重与产量的相关性分析46
• 3.4.2 不同氮磷水平下生物量干重与产量的相关性分析46-47
• 4 结论47-48
• 第六章 结论与讨论48-50
• 参考文献50-56
• 致谢56-57
• 作者简介57

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本文编号：1081203