玉米苗期干旱胁迫对关键生育期的光谱特征影响分析

发布时间：2021-07-06 01:49

　　植被的光谱特征是监测植被生长发育状态、健康状况的基础,探索玉米苗期干旱胁迫后的关键发育期光谱特征变化,不仅为植被光谱数据库的建设提供理论数据,也为植被水分胁迫高光谱识别提供理论依据。以辽宁西部锦州生态与农业气象站大型农田土壤水分控制场为研究区,对玉米苗期、拔节期、抽雄期和乳熟期4个发育期进行苗期干旱胁迫小区和水分适宜小区光谱观测,通过分析原始光谱、一阶导数光谱、光谱参数和水分敏感植被指数,对比苗期干旱胁迫光谱与同期对照的光谱特征差异性。结果表明:（1）对于原始光谱来说,玉米在苗期受到干旱胁迫后,与同期水分适宜的玉米光谱特征有较为明显区别,在可见光波段和短波红外波段反射率均高于同期对照反射率,近红外波段明显低于同期对照反射率,拔节期差异性最为显著,达到了5%左右,随着作物的生长,差异性逐渐减弱。（2）4个发育期玉米一阶导数光谱在可见光波段均出现双峰,红光位置峰值在抽雄期达到最大;苗期干旱胁迫一阶导数光谱的红光位置峰值均低于同期对照,拔节期差异明显,在0.003左右,乳熟期差别明显减小,可区分性减弱。（3）苗期胁迫玉米光谱参数与同期对照相比,从苗期到乳熟期,红边位置存在"蓝移"—"红移"—... 

【文章来源】：光谱学与光谱分析. 2020,40(07)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

试验区位置图

将苗期干旱胁迫和全生育期水分适宜两种情况下观测的光谱, 在苗期、 拔节期、 抽雄期和乳熟期分别统计平均, 得到四个关键发育期的光谱变化曲线(图2)。 由图2中可以看出, 玉米在苗期受到水分胁迫后, 与水分适宜的玉米光谱特征差异明显, 存在着可见光波段和短波红外波段反射率高于同期对照反射率, 近红外波段明显低于同期对照反射率的现象, 尤其是拔节期, 差异性最为显著, 达到了5%左右, 随着作物的生长, 差异性逐渐减弱。如图2(a)所示, 玉米苗期, 作物对土地不能完全覆盖, 因此, 在可见光波段, 水分适宜的玉米光谱的蓝谷和红谷特征较弱, 受到水分胁迫后, 蓝谷和红谷特征更为不明显, 基本是一条缓慢抬升的曲线状态, 这与玉米受到水分胁迫后, 叶绿素含量下降, 反射增强有关。

光谱一阶导数计算可以消除数据背景、 噪声和大气辐射等对目标光谱的影响。 图3看出, 导数光谱突出了玉米冠层光谱中的反射峰、 谷和一些特征位置, 苗期、 拔节期、 抽雄期和乳熟期玉米一阶导数光谱在可见光波段均出现双峰, 即蓝光(528 nm附近)和红光(730 nm附近)位置出现峰值, 红光位置峰值较高, 在抽雄期达到最大。 苗期干旱胁迫一阶导数光谱的红光位置峰值均低于同期对照, 尤其是在拔节期差异明显, 可能因为苗期干旱胁迫导致的玉米植株叶绿素、 叶片含水量等生理变化, 在拔节期的补偿作用还没有显现, 到乳熟期, 由于此时玉米的叶片开始发黄, 细胞间隙加大, 苗期干旱胁迫一阶导数光谱的红光位置峰值与同期对照的差别明显减小, 可区分性减弱。2.2 玉米关键发育期光谱参数对苗期干旱胁迫的响应

【参考文献】：
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本文编号：3267271