一种玉米苗期冠层叶片营养诊断动态光谱指数.pdf

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1、第34卷，第6期光谱学与光谱分析Vo1．34，No．6，pp1605—16092014年6月SpectroscopyandSpectralAnalysisJune，2014一种玉米苗期冠层叶片营养诊断动态光谱指数李树强，李民赞，孙红1．河南科技大学车辆与动力工程学院，河南洛阳4710032．中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室，北京100083摘要为了有效的解决玉米苗期冠层叶片营养状态车载动态诊断过程中，土壤干扰信息无法剔除的问题，本文提出了一种动态测量用光谱指数MPRI，根据M

2、PRI的构成和特点、论述了利用MPRI辨识土壤与冠层光谱信息的机理，构建了基于MPRI的玉米苗期冠层叶片叶绿素含量的预测模型，通过车载式作物长势检测系统平台，运用模型对玉米苗期冠层叶片营养状态进行动态诊断与评估，取得良好的效果。研究表明：在车载动态条件下测量玉米苗期冠层叶片营养状态时，土壤的MPRI呈正值而玉米冠层的MPRI呈负值，因此使用光谱指数MPRI能够有效识别土壤背景与冠层叶片光谱信息。设定固定的阈值，能够较为准确和便捷的去除土壤背景光谱信息。基于MPRI构建的冠层叶片叶绿素含量的动态测

3、量预测模型，能够准确的表征冠层叶片的叶绿素含量，模型决定系数R达0．72，动态测量中对植株冠层的识别率达8O。与其他常用的指数相比，在车载动态测量环境下，光谱指数MPRI具有土壤背景信息识别速度快、正确率高，模型预测精度良好等特点，为玉米苗期冠层营养状态的诊断提供了新的途径。关键词动态光谱指数；上壤背景光谱；作物长势；车载系统中图分类号：S127文献标识码：ADOI：10．3964／j．issn．1000—0593(2014)06—1605—05取的光谱数据构建的冠层叶片营养状态预测模型精度差，

4、甚引言至导致模型构建失败。如何快速、准确的识别车载动态测量过程中的冠层和土壤反射光谱信息，构建适用于车载近地遥作物冠层光谱分析是一种无损的测试技术，通过获取作感，具有良好预测效果的玉米苗期冠层叶片营养状态预测模物冠层光谱信息，分析光谱特殊波段的反射率，构建相应叶型，成为亟待解决的热点问题。绿素含量预测模型，制定相应的精准管理策略，为精准农业本文提出了适合车载近地遥感的玉米苗期冠层叶片营养的信息获取提供了重要的技术手段r1]。小区域作物冠层光诊断光谱指数。基于该光谱指数构建了玉米苗期冠层叶片叶谱信

5、息的获取，通常采用近地遥感手段[6。近地遥感的主绿素含量预测模型，为玉米苗期冠层叶片叶绿素含量车载动要应用形式分为便携和车载两种。目前应用最为广泛的车载态预测提供了理论基础。式近地遥感系统通常以农用车辆为平台，通过配置于车辆前端的光学传感器连续获取作物的冠层光谱信息，通过车载电1实验部分脑上的信息分析软件形成相应的精准管理策略_1]。玉米苗期冠层叶片营养诊断对于制定玉米生长阶段的精试验于2011年4月一6月在中国农业大学上庄实验站准管理策略具有重要的意义。国内外研究方向主要集中玉米进行，玉米的品

6、种为郑单958，试验区域南北长104iTl，东西叶片叶绿素含量诊断和长势预测方面[】“]，主要通过研究特宽24m，试验区域土壤的水分适中。试验区域内设置4O处征波段的反射率，结合植被指数对玉米冠层叶片进行单点光样品采样点，使用TrimbleGPS分别获取4O处采样点的谱信息测量，构建玉米冠层叶片营养状态预测模型。在玉米GPS位置信息。苗期，植株地表覆盖程度较低，车载动态测量时，系统获取试验分为定点冠层光谱分析和车载系统动态测量两个阶的光谱信息中含有大量土壤背景光谱，直接利用车载系统获段。定点冠层

7、光谱分析使用的仪器是美国ASDFieldSpec收稿Et期：2013-08—01，修订El期：2013—12—15基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目(2012BAH29B04)，国家(863计划)项目(2013AA102303)资助作者简介：李树强，1979年生，河南科技大学车辆与动力工程学院讲师e-mail：dr_Isq@163．corD_*通讯联系人e-mail：limz@cau．edu．cn1606光谱学与光谱分析第34卷HH光谱辐射仪(AnalyticalSpectralDevic

8、es，Inc，USA)，测c。s8一堕舞耻(1)量的波长范围是325l075nm。光谱辐射仪主要获取采样点冠层叶片光谱数据以及采样点周边土壤光谱数据。测试时分析图2u口日可以u得出其光谱学意义的计算式如式ASD光谱辐射仪探头垂直于待测目标，距离约为30cm，每00O0005432l0个待测目标测量5次取其平均值做为测量结果。采集前后使cosO一一——二—二#[][—I用参考板进行校正，以消除外界光线变化带来的偏差。车载“lsi儿sij检测系统使用自主研究开发的车载式作物长势检测系统平台(2)(以