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基于高光谱的夏玉米冠层SPAD值监测研究

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开展夏玉米冠层SPAD值监测技术研究,建立叶绿素含量与敏感波段、光谱指数间的定量关系模型,以促进高光谱技术在玉米快速、无损长势监测及水肥精准管理的应用.以小型蒸渗仪夏玉米光谱反射率与植株冠层SPAD值的监测为基础,研究了夏玉米植株冠层光谱信息与SPAD值的响应关系,并优选出监测夏玉米冠层SPAD值的敏感波段与最优光谱指数.结果表明:夏玉米冠层光谱反射率在可见光波段随玉米冠层SPAD值增加而下降,在近红外波段却与之相反;采用原始光谱反射率、一阶微分光谱监测夏玉米冠层SPAD值的最敏感波段分别为700,690 nm,与SPAD值的相关性分别为-0.498(p＜0.05)和-0.538(p＜0.01);而根据多元逐步回归分析获得的最优波段组合由405,408,700 nm波段构成;从已报道的73个光谱指数中筛选出与夏玉米冠层SPAD值相关性较高的(SDr SDb)/(SDr+ SDb)、MCARI∥OSAVI、TCARI/OSAVI、SDr/SDb和MTCI等5个光谱指数,光谱指数(SDr-SDb)/(SDr+ SDb)与SPAD值的相关性在各生育期均达极显著正相关,且在全生育期相关系数高达0.697(p＜0.01),进一步优选出监测夏玉米冠层SPAD值最适宜的光谱指数为(SDr-SDb)/(SDr+ SDb);在基于敏感波段、光谱指数和最优波段组合建立的夏玉米SPAD值的回归模型中,按照模拟效果由高到低排序依次为最优波段组合、光谱指数、原始光谱反射率、一阶微分光谱,其决定系数分别为0.777,0.539,0.351,0.282;推荐以(SDr-SDb)/(SDr+SDb)指数构建的二次多项式模型与基于405,408,700 nm波段组合建立的线性回归监测模型作为夏玉米植株冠层SPAD值光谱监测适宜模型,且R2大于0.539,RMSE及MAE分别小于6.194和4.702.
Monitoring of Summer Corn Canopy SPAD Values Based on Hyperspectrum

刘露、彭致功、张宝忠、韩玉国、魏征、韩娜娜

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北京林业大学水土保持学院,北京100083

中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室,北京100038

夏玉米 高光谱 冠层SPAD值 敏感波段 光谱指数模型

国家重点研发计划项目中国水利水电科学研究院基本科研业务费专项中国水利水电科学研究院基本科研业务费专项中国水利水电科学研究院基本科研业务费专项流域水循环模拟与调控国家重点实验室自主研究项目

2018YFC0407703ID0145B082017ID0145B742017ID0145B4920172016TS06

2019

水土保持学报
中国土壤学会　中国科学院水利部水土保持研究所

水土保持学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.226
ISSN：1009-2242
年,卷(期)：2019.33(1)
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