利用高光谱估测干旱胁迫下接菌根菌大豆叶绿素含量-论文.pdf

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1、第30卷第12期农业工程学报Vo1．30No．122014年6月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringJun．2014123利用高光谱估测干旱胁迫下接菌根菌大豆叶绿素含量孔维平，毕银丽※，李少朋，陈书琳，冯颜博，余海洋(中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北京100083)摘要：该研究旨在利用高光谱遥感动态监测干旱胁迫下接种菌根植物生长状况，为菌根技术在旱区农业中的推广提供一定的理论基础。以盆栽大豆为对象，在不同接种丛枝菌根时期采用高光谱遥感技术监测不同干旱胁迫下接菌和不接菌处理大豆叶

2、片的叶绿素含量变化，对比分析了3个水分梯度下及同一水分梯度下接菌和不接菌处理的大豆地上部分干质量、叶绿素含量和叶片光谱在可见光和近红外区域的响应特征差异，建立了大豆叶绿素含量与多个光谱变量的估测模型。研究结果表明：接菌第45天和第64天，同一水分梯度下接菌大豆地上部分干质量优于不接菌处理，且其叶绿素含量也高于不接菌，这些差异在叶片光谱曲线特征中同样得以反映，接种菌根在一定程度上可以缓解干旱胁迫对植物生长的影响；基于多元线性逐步回归方法建立的一阶微分模型能较准确地估测干旱胁迫下接菌大豆的叶绿素含量，其模型决定系数和预测检验决定系数分别为0．90和0．84，具有较高的精

3、度和良好的预测能力。关键词：干旱；遥感；叶绿素；胁迫；高光谱估测；大豆；丛枝菌根doi：10．3969~．issn．1002—6819．2014．12．015中图分类号：0657-3；S127文献标志码：A文章编号：1002—6819(2014)一12—0123—09孔维平，毕银丽，李少朋，等．利用高光谱估测干旱胁迫下接菌根菌大豆叶绿素含量[J]．农业工程学报，2014，3O(12)：123—131．KongWeiping，BiYinli，LiShaopeng，eta1．Hyperspectralestimationofleafchlorophyllcontenti

4、nmycorrhizalinoculatedsoybeanunderdroughtstress[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2014，30(12)：123—131．(inChinesewithEnglishabstract)Zarco．Tejada等【6J研究了受重金属胁迫的植物和健0引言康植物的光谱曲线特征，利用光谱指数提前识别出植土壤干旱是全球性的自然灾害，严重制约着农物叶片叶绿素的变化。蒋金豹等【7J、谷艳芳等【8]和Liu

5、业生产的持续发展。挖掘生物高效利用水分的潜等分别在小麦受条锈病、水分和盐胁迫条件下探力，大幅度提高水资源的利用效率是解决土壤干旱究了其光谱曲线特征，并利用植被指数和红边参数问题的一条重要途径⋯。合理的水分和养分管理是(包括红边位置即光谱红光区一阶微分最大值所对发展旱地农业的核心，研究发现丛枝菌根能够通过应的波长、红边幅值即红光区一阶微分的最大值)扩大根系吸收范围、活化土壤养分等方式【2J，显著建立叶绿素的反演模型。谢晓金等L1UJ通过高温胁迫改善植物的营养状况，改良土壤结构，提高植物的试验，测定水稻在不同生育期冠层反射率和叶片的抗旱性p4】。叶绿素是农作物生长中重要

6、的农学参叶色值(soilandplantanalyzerdevelopment，数，在不同养分水平条件下，它既表明植物生长状SPAD)，认为以红边位置来估测水稻SPAD值效况，又表征作物的生产能力【5J，因而可作为植物环果更可靠，其与SPAD值估测模型的均方根误差境胁迫的指示器。高光谱遥感具有简便、快速、自(rootmeansquareerror，RMSE)为13．95。一些学动化程度高等特点，可实现大面积动态监测，者卜J在前人研究的基础上提出了新的植被指数以更精确地估测叶绿素含量。还有一些研究将高光谱遥感技术用来监测果树的叶绿素含量，如潘蓓收稿日期：2013-12

7、．25修订日期：2014．03—31等u测定苹果树春梢停止生长期冠层光谱反射率，基金项目：十二五“863”作物生境过程模拟与动态优化决策技术(2013AA102904)；中央高校基本科研业务费专项(2009KD01)。以4001350nln任意2波段及微分值组合成8个作者简介：孔维平，女，山东滕州人，主要从事微生物复垦的高光谱遥植被指数与叶绿素含量建立反演模型，最后得出以感监测研究。北京中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，794和763nln组合而成的冠层叶绿素指数为自变量100083。Emaihping．2158@163．oom※通信作者：毕银丽(19