麦田土壤氮素和水分的高光谱监测

发布时间：2022-02-21 10:31

　　氮素是作物生长需要的大量元素之一,水分也是作物生长不可缺少的物质,二者缺少其一均会对作物的产量和品质造成影响,而作物所需的氮素和水分主要来自土壤中,因此,及时准确的对作物氮素和水分进行监测有重要的意义。本文主要对麦田土壤氮素和水分的含量与光谱反射率的相关性进行了研究,并根据相关系数提取特征波段,建立监测模型。为利用高光谱技术监测作物生长发育提供一定的指导。本试验于2011-2012年在山西农业大学进行,在小麦的各个生育期采集土样和光谱反射率,并在实验室对土壤水分和氮素含量进行测定。并对所测得的光谱进行异常值的剔除、平滑处理、形式变换,通过相关分析和逐步回归建立氮素和水分的最佳监测模型。并对建立的模型进行检验。研究表明：1)反射率经过变换以后,光谱信息变得丰富并且与氮素和水分的相关性有了较大的提高。可以更好的提取特征波段建立监测模型。分析结果表明,氮素和倒数二阶微分的相关性最好,水分和发射率二阶微分的相关性最好。2)反射率与氮素呈负相关,表现为含氮量越高反射率降低。不同含氮量的光谱曲线趋于平行,在350nm-800nm之间增长迅速,之后变得平缓。不同的生育时期土壤光谱反射率不同,灌浆期土... 

【文章来源】：山西农业大学山西省

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
第一章 前言
    1.1 研究背景
    1.2 土壤氮素和水分光谱特征的研究进展
        1.2.1 土壤氮素含量的光谱监测研究现状
        1.2.2 光谱技术监测土壤水分的研究现状
    1.3 土壤水分含量对光谱及N含量监测的影响
    1.4 高光谱技术在监测土壤氮素和水分研究中存在的问题
    1.5 研究目标与内容
        1.5.1 研究目标
        1.5.2 研究内容
    1.6 本文创新点
第二章 材料与方法
    2.1 试验设计
    2.2 测定指标与方法
        2.2.1 土壤光谱数据的获取
        2.2.2 土壤含氮量的测定
        2.2.3 土壤含水量的测定
    2.3 光谱数据的预处理
        2.3.1 异常值的剔除
        2.3.2 光谱数据的变换
        2.3.3 土壤高光谱变化特征
    2.4 模型的检验与精度评价标准
    2.5 技术路线
第三章 土壤含氮率的光谱监测
    3.1 不同生育时期土壤含氮量和光谱的变化特征
        3.1.1 不同生育时期土壤含氮量的变化
        3.1.2 不同氮素水平土壤光谱的变化规律
        3.1.3 不同生育时期同一氮素水平土壤光谱的变化
    3.2 全生育期土壤反射率和氮素含量的定量关系
        3.2.1 全生育期氮素含量和反射率的相关分析
        3.2.2 全生育期土壤氮素特征波段的提取
        3.2.3 全生育期土壤全氮含量的光谱估测研究
        3.2.4 全生育期监测模型验证
    3.3 不同生育期土壤光谱与氮素含量关系研究
        3.3.1 不同生育时期氮素和光谱的相关分析
        3.3.2 不同生育期土壤光谱变换与全氮含量的回归分析
        3.3.3 不同生育时期监测模型验证
    3.4 本章小结
第四章 麦田土壤含水量高光谱监测研究
    4.1 不同含水量土壤光谱的变化规律
    4.2 全生育期土壤水分含量的光谱估测研究
        4.2.1 全生育期土壤光谱反射率和水分含量的相关分析
        4.2.2 全生育期土壤水分特征波段的提取
        4.2.3 全生育期监测模型的建立
        4.2.4 全生育期水分监测模型的验证
    4.3 不同生育期土壤光谱与水分含量关系研究
        4.3.1 不同生育时期土壤光谱变换与含水量的相关分析
        4.3.2 不同生育时期土壤含水量的监测模型研究
        4.3.3 不同生育时期监测模型的验证
    4.4 本章小结
第五章 水分对土壤光谱和氮素监测模型的影响研究
    5.1 水分对土壤光谱的影响
    5.2 水分对氮素和光谱相关性的影响
    5.3 水分对氮素监测的影响
        5.3.1 水分对全生育期土壤氮素监测模型的影响
        5.3.2 水分对不同生育时期土壤氮素监测的影响
        5.3.3 不同生育时期干湿土氮素监测模型精度比较
    5.4 本章小结
第六章 结论与讨论
    6.1 结论
    6.2 讨论
参考文献
Abstract
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]有机质对土壤光谱特性的影响研究[J]. 彭杰,周清,张杨珠,向红英.  土壤学报. 2013(03)
[2]紫色土土壤全氮和全磷含量的高光谱遥感预测[J]. 徐丽华,谢德体,魏朝富,李兵.  光谱学与光谱分析. 2013(03)
[3]基于连续小波变换的潮土有机质含量高光谱估算[J]. 廖钦洪,顾晓鹤,李存军,陈立平,黄文江,杜世州,付元元,王纪华.  农业工程学报. 2012(23)
[4]几种不同类型土壤的VIS-NIR光谱特性及有机质响应波段[J]. 纪文君,史舟,周清,周炼清.  红外与毫米波学报. 2012(03)
[5]土壤全氮含量与碳氮比的高光谱反射估测影响因素研究[J]. 任红艳,史学正,庄大方,江东,徐新良,黄耀欢,刘磊,施润和.  遥感技术与应用. 2012(03)
[6]利用光谱技术监测土壤主要养分含量潜力分析[J]. 卢艳丽,白由路,王贺,王磊,杨俐苹.  土壤通报. 2012(03)
[7]同时估测土壤全氮、有机质和速效氮含量的光谱指数研究[J]. 张娟娟,田永超,姚霞,曹卫星,马新明,朱艳.  土壤学报. 2012(01)
[8]凯氏定氮法和奈氏比色法测定植株全氮方法的比较[J]. 孙宗训.  现代农业科技. 2011(24)
[9]荒漠化土地土壤有机质含量的实测光谱估测[J]. 高志海,白黎娜,王琫瑜,李增元,李晓松,王玉魁.  林业科学. 2011(06)
[10]基于高光谱的土壤全氮含量估测[J]. 张娟娟,田永超,姚霞,曹卫星,马新明,朱艳.  自然资源学报. 2011(05)



本文编号：3637072