不同物候期的蘋(píng)果樹(shù)冠層氮素含量高光譜估測(cè)研究.pdf

1、氮素是植物生長(zhǎng)發(fā)育所必需的大量元素之一，對(duì)于蘋(píng)果樹(shù)生長(zhǎng)及果實(shí)品質(zhì)的形成起著至關(guān)重要的作用。目前，利用高光譜對(duì)植被氮素含量的估測(cè)研究主要集中在大田作物，而對(duì)多年生的蘋(píng)果樹(shù)研究較少，且已有研究大都集中在果樹(shù)的某一個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期，而對(duì)果樹(shù)不同物候期的研究較少。因此對(duì)蘋(píng)果樹(shù)不同物候期的氮素含量進(jìn)行高光譜估測(cè)研究，對(duì)快速、無(wú)損和準(zhǔn)確地估測(cè)果樹(shù)氮素含量，從而確定氮素含量的最佳估測(cè)時(shí)期，對(duì)果樹(shù)的精準(zhǔn)施肥具有重要意義。
　　以山東省棲霞市為研究區(qū)，以

2、紅富士蘋(píng)果樹(shù)為研究對(duì)象。在2013年及2014年蘋(píng)果盛花期（4月下旬）、新梢旺長(zhǎng)期（5月中下旬）、春梢停長(zhǎng)期（6月中下旬）、秋梢停長(zhǎng)期（9月中下旬）四個(gè)物候期，利用ASD FieldSpec4便攜式地物波譜儀，對(duì)盛果期蘋(píng)果樹(shù)冠層光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)定，同步采集蘋(píng)果樹(shù)冠的葉片，在室內(nèi)對(duì)葉片N素含量進(jìn)行測(cè)定。分析了不同物候期蘋(píng)果樹(shù)冠層N素含量變化規(guī)律及不同N含量蘋(píng)果樹(shù)冠層光譜特征；對(duì)原始光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了預(yù)處理和15種變換，篩選了與氮素含量相關(guān)的敏感

3、波長(zhǎng)。同時(shí)選用了基于位置的和基于面積的高光譜參量以及其它三類(lèi)植被指數(shù)。最后建立了不同物候期蘋(píng)果樹(shù)冠層氮素含量最佳估測(cè)模型。主要研究結(jié)果如下：
　?。?）初步摸清了蘋(píng)果不同物候期的冠層氮素含量和高光譜特征的變化規(guī)律
　　從盛花期到秋梢停長(zhǎng)期，蘋(píng)果冠層氮素平均含量一直處于下降狀態(tài)，其中從新梢旺長(zhǎng)期到春梢停長(zhǎng)期氮素含量降低幅度相對(duì)較小，相對(duì)比較穩(wěn)定。
　　不同物候期蘋(píng)果冠層光譜反射率具有相似的變化趨勢(shì)。在350~780 nm

4、波段范圍內(nèi)，盛花期、新梢旺長(zhǎng)期、春梢停長(zhǎng)期以及秋梢停長(zhǎng)期的反射率相差較小，但盛花期的光譜反射率要高于其他三個(gè)時(shí)期的光譜反射率，且在680 nm（紅谷）附近差值達(dá)到最大。在1000~1300 nm形成高的近紅外反射平臺(tái)，盛花期的光譜反射率要明顯低于其他三個(gè)時(shí)期的光譜反射率，而新梢旺長(zhǎng)期、春梢停長(zhǎng)期和秋梢停長(zhǎng)期的反射率相差最大，表現(xiàn)為新梢旺長(zhǎng)期光譜反射率＞春梢停長(zhǎng)期光譜反射率＞秋梢停長(zhǎng)期光譜反射率。在1419~2402 nm波段范圍內(nèi)，四個(gè)

5、時(shí)期的光譜反射率出現(xiàn)交叉。
　?。?）明確了蘋(píng)果不同物候期冠層氮素含量的敏感波段及敏感高光譜參量
　　綠光（500~560 nm）和近紅外區(qū)域（780~1100 nm）受冠層氮素含量影響較為顯著，是盛花期蘋(píng)果冠層氮素含量敏感波段，SDg，CIGREEN，GNDVI為盛花期蘋(píng)果冠層氮素含量敏感高光譜參量。新梢旺長(zhǎng)期冠層氮素含量敏感波段主要集中在近紅外區(qū)域（780~1100 nm），冠層氮素含量敏感高光譜參量為DVI、MSAVI

6、和TVI。春梢停長(zhǎng)期蘋(píng)果冠層氮素含量敏感波長(zhǎng)位于紅光區(qū)域（620~760 nm）和近紅外區(qū)域（780~1100 nm），λr，MCARI，TCARI為春梢停長(zhǎng)期蘋(píng)果冠層氮素含量估測(cè)敏感高光譜參量。近紅外區(qū)域（780~1100 nm）為秋梢停長(zhǎng)期冠層氮素含量敏感區(qū)域，DVI、MSAVI、TVI和MCARI這四種植被指數(shù)為秋梢停長(zhǎng)期蘋(píng)果冠層氮素含量估測(cè)敏感高光譜參量。
　?。?）建立了不同物候期蘋(píng)果冠層氮素含量的最佳估測(cè)模型