苹果叶片生理生化参量及其养分的高光谱遥感监测

发布时间：2017-08-09 18:54

  本文关键词：苹果叶片生理生化参量及其养分的高光谱遥感监测

  更多相关文章： 苹果高光谱遥感 叶绿素含量 叶片含水率 氮素含量 磷素含量 钾素含量

【摘要】：本研究以西北半湿润地区经济作物苹果为研究对象,通过野外观测采样和室内化学分析,分析了苹果叶片不同生育期原始光谱、生物生化参量及其养分的变化规律,建立了苹果叶片叶绿素SPAD值、叶片含水率和叶片全氮、全磷、全钾含量的高光谱反演模型,实现了对苹果叶片生理生化参量的实时监测和养分的营养诊断,为指导果树施肥提供依据。主要研究内容及结论如下:(1)苹果冠层原始光谱在350-675nm的波段范围内终花期的反射率最高,果实生长期到果实着色期反射率逐渐降低,采收成熟期则有略微升高;在675-1350nm波段范围内,从终花期到果实着色期苹果冠层光谱的反射率随生育期的推进而升高,进入采收成熟期后光谱反射率下降;进入1350nm波段后终花期的光谱反射率最高,接下来是果实着色期、座果期和采收成熟期,并且进入1950nm后终花期的光谱反射率要远高于其他三个时期。(2)随着苹果叶片叶绿素SPAD值的递增“红边”位置向着长波方向移动。叶片叶绿素SPAD值、全钾含量从座果期到果实着色期逐渐升高,进入采收成熟期开始递减;而叶片含水率、全氮和全磷含量的变化趋势则是在座果期到果实着色期含量逐渐减少,采收成熟期含量又有所上升。(3)对苹果叶片原始光谱反射率及一阶微分光谱与叶绿素SPAD值、叶片含水率和叶片全氮、全磷、全钾含量进行相关性分析。不同生育期原始光谱与叶片叶绿素SPAD值在可见光区域呈负相关关系;叶片全氮与原始光谱在整个波段内相关系数比较大的两个时期是座果期和果实生长期;叶片全磷与原始光谱在整个波段内相关系数大的时期是果实生长期;叶片全钾与原始光谱在可见光波段内相关系数大的时期是果实着色期,座果期和果期生长期的全钾与原始光谱相关系数均为达到显著相关水平,在采收成熟期达到显著相关的波段只有红光区波段716-731nm。而叶片一阶微分光谱与叶绿素SPAD值、叶片含水率和叶片全氮、全磷、全钾含量进行相关性都有所提高。(4)对苹果叶片叶绿素SPAD值、叶片含水率和全氮、全磷、全钾含量与光谱特征参量进行回归分析,除叶片含水率的回归分析是基于整个生育期外,其他参量均是基于各个生育期,并且对苹果叶片叶绿素SPAD值和叶片含水率与植被指数进行了回归分析,找出不同生育期拟合较好的模型,并且进行精度检验,得到具有较好预测性和普适性的估测模型。
【关键词】：苹果高光谱遥感 叶绿素含量 叶片含水率 氮素含量 磷素含量 钾素含量
【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】：2015
【分类号】：S661.1;S127
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 研究背景和意义11
• 1.2 高光谱监测植物原理11-12
• 1.3 植物光谱特征和理化参数遥感监测的研究及进展12-15
• 1.3.1 植物高光谱监测研究及其进展12
• 1.3.2 植物叶片叶绿素含量高光谱监测及其进展12-13
• 1.3.3 叶片含水率高光谱监测及其研究13-14
• 1.3.4 植物叶片N、P、K高光谱监测及其研究14-15
• 1.4 存在问题15-16
• 第二章 研究内容与方法16-24
• 2.1 研究内容16
• 2.1.1 苹果叶片叶绿素SPAD值和叶片含水率高光谱遥感监测16
• 2.1.2 苹果叶片大量元素含量的高光谱估测16
• 2.2 研究方法16-17
• 2.2.1 苹果叶片高光谱测量17
• 2.2.2 苹果叶片叶绿素和叶片含水率的测定17
• 2.3 数据处理方法17-24
• 2.3.1 原始光谱及一阶微分光谱特征参数17-20
• 2.3.2 苹果冠层光谱特征20-22
• 2.3.3 光谱植被指数22-24
• 第三章 苹果叶片叶绿素SPAD值的高光谱估测24-35
• 3.1 苹果叶片叶绿素SPAD值与光谱相关性分析24-27
• 3.2 苹果叶片叶绿素SPAD值与特征波段及光谱特征参数的相关性分析27-29
• 3.2.1 苹果叶片叶绿素SPAD值与三边及绿峰参数的相关性分析27-28
• 3.2.2 苹果叶片叶绿素SPAD值与光谱植被指数的相关性分析28-29
• 3.3 苹果叶片叶绿素SPAD值估测模型与精度验证29-35
• 3.3.1 基于光谱变量的苹果叶绿素SPAD值的估测模型与精度验证29-32
• 3.3.2 基于光谱植被指数的苹果叶绿素SPAD值的估测模型与精度验证32-35
• 第四章 苹果叶片含水率高光谱估测35-43
• 4.1 苹果叶片含水率与光谱相关性分析36-37
• 4.2 苹果叶片含水率与特征波段及光谱特征参数的相关性分析37-38
• 4.2.1 苹果叶片含水率与三边及绿峰参数的相关性分析37
• 4.2.2 苹果叶片含水率与光谱植被指数的相关性分析37-38
• 4.3 苹果叶片含水率估测模型与精度检验38-43
• 4.3.1 基于光谱变量的苹果叶片含水率的估测模型与精度检验38-40
• 4.3.2 基于光谱植被指数的苹果叶片含水率的估测模型与精度检验40-43
• 第五章 苹果叶片大量营养元素的高光谱估测43-67
• 5.1 苹果叶片全氮含量的高光谱研究44-51
• 5.1.1 苹果叶片全N含量与光谱相关性分析44-47
• 5.1.2 苹果叶片全N含量与特征波段及光谱特征参数的相关性分析47-48
• 5.1.3 基于光谱变量的苹果叶片全N含量的估测模型与精度验证48-51
• 5.2 苹果叶片全磷含量的高光谱研究51-59
• 5.2.1 苹果叶片全P含量与光谱相关性分析51-55
• 5.2.2 苹果叶片全P含量与特征波段及光谱特征参数的相关性分析55-56
• 5.2.3 基于光谱变量的苹果叶片全P含量的估测模型与精度验证56-59
• 5.3 苹果叶片全钾含量的高光谱研究59-67
• 5.3.1 苹果叶片全K含量与光谱相关性分析59-62
• 5.3.2 苹果叶片全K含量与特征波段及光谱特征参数的相关性分析62-63
• 5.3.3 基于光谱变量的苹果叶片全K含量的估测模型与精度验证63-67
• 第六章 结论与展望67-69
• 6.1 结论67-68
• 6.2 存在问题与展望68-69
• 参考文献69-74
• 致谢74-75
• 作者简介75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵全志;高桐梅;殷春渊;宁慧峰;吕强;;水分对旱稻土壤及植株中主要营养元素含量的影响[J];干旱地区农业研究;2006年02期

2 李鑫川;鲍艳松;徐新刚;金秀良;张竞成;宋晓宇;;融合可见光-近红外与短波红外特征的新型植被指数估算冬小麦LAI[J];光谱学与光谱分析;2013年09期

3 艾天成,李方敏,周治安,张敏,吴海荣;作物叶片叶绿素含量与SPAD值相关性研究[J];湖北农学院学报;2000年01期

4 窦光明;;浅谈磷肥对农作物的影响[J];吉林农业;2011年08期

5 田庆久,宫鹏,赵春江,郭晓维;用光谱反射率诊断小麦水分状况的可行性分析[J];科学通报;2000年24期

6 束怀瑞,顾曼如,曲贵敏,谢海生,孙衍华;山东省苹果园氮、磷、钾三要素的营养状况[J];山东农业大学学报;1988年02期

7 王纪华,黄文江,赵春江,杨敏华,王之杰;利用光谱反射率估算叶片生化组分和籽粒品质指标研究[J];遥感学报;2003年04期

8 田永超,朱艳,曹卫星,戴廷波;小麦冠层反射光谱与植株水分状况的关系[J];应用生态学报;2004年11期

9 王人潮,陈铭臻,蒋亨显;水稻遥感估产的农学机理研究——Ⅰ.不同氮素水平的水稻光谱特征及其敏感波段的选择[J];浙江农业大学学报;1993年S1期

10 王秀珍,王人潮,李云梅,沈掌泉;不同氮素营养水平的水稻冠层光谱红边参数及其应用研究[J];浙江大学学报(农业与生命科学版);2001年03期

，

本文编号：646747