基于光谱遥感的冬小麦氮素和可溶性糖监测研究

发布时间：2021-10-20 01:24

　　氮素在冬小麦一生的生命活动中占有特殊作用,与光合作用密切相关。可溶性糖为冬小麦的生长发育提供了能量和代谢的中间产物,同时还具有信号功能,也是冬小麦生长发育和基因表达的重要调节因子。可溶性糖主要通过植株的光合作用获得。而当今社会,化肥的不合理施用,一方面不利于植株的氮、糖代谢,对冬小麦产量的提高和品质的改善造成不良影响,另一方面还造成了环境污染。随着遥感技术的发展,通过测量冬小麦反射率等数据,及时、准确、无损地监测冬小麦各项生理生化指标成为可能,以期为指导精确施肥提供依据。本研究以闻喜县东镇和下岭后村冬小麦为研究对象,分析了灌溉田和雨养田冬小麦冠层高光谱变化特征,以及叶绿素含量、类胡萝卜素、叶面积指数、植株氮、可溶性糖的变化规律,并分析了与高光谱、卫星遥感植被指数的定量关系,同时也构建了叶绿素含量、类胡萝卜素含量、叶面积指数与植株氮、可溶性糖的定量关系,以叶绿素含量、类胡萝卜素含量、叶面积指数为中间变量建成植株氮、可溶性糖的光谱监测模型。另外,本研究还探讨了冬小麦冠层光谱与土壤氮素含量的关系,分别测定冬小麦返青期、拔节期、孕穗期、灌浆期和成熟期土壤氮素含量和实时冠层光谱,用数学统计方法分... 

【文章来源】： 李广信 山西农业大学

【文章页数】：107 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
前言
    1 高光谱遥感研究现状
        1.1 高光谱遥感概述
        1.2 高光谱遥感的发展
        1.3 高光谱遥感监测原理
    2 高光谱在农学参数方面的研究进展
        2.1 高光谱在叶绿素方面的研究进展
        2.2 高光谱在类胡萝卜素方面的研究进展
        2.3 高光谱在叶面积指数方面的研究进展
    3 存在问题
    4 本研究的目的及意义
第一章 冬小麦冠层光谱变化特征及农学参数光谱模型监测
    1 材料与方法
        1.1 研究区概况
        1.2 试验设计
        1.3 测量指标与方法
            1.3.1 冠层光谱测定
            1.3.2 色素测定
            1.3.3 叶面积指数测定
    2 结果与分析
        2.1 光谱变化特征
            2.1.1 不同生育时期冬小麦冠层光谱
            2.1.2 灌溉田和雨养田冬小麦冠层光谱
            2.1.3 不同生育时期冬小麦冠层光谱一阶导数
            2.1.4 灌溉田和雨养田冬小麦冠层光谱一阶导数的变化特征
        2.2 关键生育时期冬小麦农学参数的变化规律
            2.2.1 叶绿素含量
            2.2.2 类胡萝卜素含量
            2.2.3 叶面积指数
        2.3 冬小麦农学参数的光谱特征提取
            2.3.1 叶绿素光谱特征
            2.3.2 类胡萝卜素光谱特征
            2.3.3 叶面积指数光谱特征
        2.4 农学参数与植被指数的定量关系
            2.4.1 叶绿素含量与植被指数的定量关系
            2.4.2 类胡萝卜素含量与植被指数的定量关系
            2.4.3 叶面积指数与植被指数的定量关系
    3 结论与讨论
第二章 植株氮光谱模型的构建
    1 材料与方法
        1.1 植株氮素含量的测定
        1.2 模型的构建及验证
    2 结果与分析
        2.1 植株氮素含量变化
        2.2 基于叶绿素的植株氮光谱模型
            2.2.1 叶绿素与植株氮的关系
            2.2.2 植株氮素光谱模型的构建及检验
        2.3 基于类胡萝卜素的植株氮光谱模型
            2.3.1 类胡萝卜素与植株氮的关系
            2.3.2 植株氮素光谱模型的构建及检验
        2.4 基于叶面积指数的植株氮光谱模型
            2.4.1 叶面积指数与植株氮的定量关系
            2.4.2 植株氮素光谱模型的构建及检验
        2.5 不同中间变量光谱模型对比
    3 结论与讨论
第三章 植株糖的光谱监测
    1 材料与方法
        1.1 植株可溶性糖含量测定
        1.2 模型的构建及验证
    2 结果与分析
        2.1 植株可溶性糖含量变化
        2.2 基于叶绿素的植株糖光谱模型
            2.2.1 叶绿素与植株可溶性糖的关系
            2.2.2 植株可溶性糖光谱模型的构建及检验
        2.3 基于类胡萝卜素的植株糖光谱模型
            2.3.1 类胡萝卜素与植株可溶性糖的关系
            2.3.2 植株可溶性糖光谱模型构建及检验
        2.4 基于叶面积指数的植株糖光谱模型
            2.4.1 叶面积指数与植株可溶性糖的定量关系
            2.4.2 植株可溶性糖光谱模型的构建及检验
        2.5 不同中间变量光谱模型对比
    3 结论与讨论
第四章 大尺度遥感植被指数的变化特征及农学参数监测
    1 材料与分析
        1.1 软硬件环境
            1.1.1 硬件环境
            1.1.2 软件环境
        1.2 遥感数据的处理
    2 结果与分析
        2.1 植被指数的变化特征
            2.1.1 RVI的变化特征
            2.1.2 DVI的变化特征
            2.1.3 NDVI、RDVI、MSAVI的变化特征
        2.2 植被指数与农学参数的相关性
            2.2.1 灌溉田农学参数光谱模型的建立
            2.2.2 雨养田农学参数光谱模型的建立
    3 结论与讨论
第五章 基于大尺度遥感的氮素估测研究
    1 材料与方法
        1.1 植株氮素的测定
        1.2 光谱模型的构建
    2 结果与分析
        2.1 基于叶绿素含量植株氮素光谱模型的构建
        2.2 基于类胡萝卜素含量植株氮素光谱模型的构建
        2.3 基于叶面积指数植株氮素光谱模型的构建
    3 结论与讨论
第六章 基于大尺度遥感的可溶性糖估测研究
    1 材料与方法
        1.1 植株可溶性糖的测定
        1.2 光谱模型的构建
    2 结果与分析
        2.1 基于叶绿素含量植株可溶性糖光谱模型的构建
        2.2 基于类胡萝卜素含量植株可溶性糖光谱模型的构建
        2.3 基于叶面积指数植株可溶性糖光谱模型的构建
    3 结论与讨论
第七章 冬小麦冠层光谱与土壤供氮状况相关性研究
    1. 材料与方法
        1.1 试验设计
        1.2 测定方法
            1.2.1 冠层光谱测定
            1.2.2 氮素测定
        1.3 模型构建
    2 结果与分析
        2.1 土壤氮含量与冬小麦植株含氮量的相关性分析
        2.2 土壤氮含量与冬小麦冠层光谱参数的相关性分析
        2.3 基于土壤硝态氮、碱解氮含量的遥感监测模型
    3 结论
第八章 结论与展望
    1 结论
    2 创新点
参考文献
Abstract
致谢
攻读博士研究生期间科研总结



本文编号：3445976