苹果叶片光谱反射率与叶绿素和全氮含量的相关研究

论文摘要

本研究于2007年4月至2008年11月主要在陕西省宝鸡市凤翔县苹果试验园和范家寨乡范家寨村张乖转苹果园进行,以礼富一号、嘎拉和秦冠苹果树为供试材料,测定了不同时期苹果叶片的光谱反射率及其对应的叶绿素和全氮含量,对苹果叶片的光谱反射率、一阶微分光谱、光谱参数与叶绿素和全氮含量之间的相关性进行了分析。在此基础上构建了叶绿素和全氮含量的预测模型,并进行了精度检验,得出以下结果:1、施氮水平影响苹果叶片光谱反射特征,不同波段区域光谱响应不同。随施氮水平的增加,叶片在可见光区的光谱反射率均逐渐降低,而近红外波段的反射率却逐渐升高。不同时期的表现基本相同,随着生长阶段的推进,叶片在可见光区的光谱反射率逐渐降低,在近红外区逐渐升高。2、苹果叶片在各生育时期Chl和全N随施氮量的增加而提高。不同氮肥处理的Chl随生育期的推进而出现差异。在不同的施氮水平下,全N随生育期的推进而下降。3、苹果叶片光谱反射率随色素含量的变化呈现出相似的变征。Chla+b与光谱反射率的相关性高于Chla或Chlb单独建立的相关关系。叶绿素含量与原始光谱反射率之间在703 nm处出现最大相关系数（ r = - 0.836）。与一阶微分光谱在684 nm处的最大相关系数（r = 0.81）。684 nm是遥感监测叶绿素变化差异的敏感波段。4、苹果叶片全氮含量与原始光谱反射率之间在715 nm处有最大相关系数（ r = - 0.842）。全氮与一阶微分光谱间的最大相关系数波长位于723 nm附近,r = 0.863,达极显著水平。对原始光谱反射率而言,所构建的非线性对数关系模型对全氮的预测能力优于线性模型;对一阶微分光谱而言,线性模型和非线性模型的预测能力接近,均可对全氮进行较好的预测。723 nm是遥感监测氮素变化差异的敏感波段。5、通过精度检验,以蓝边面积（SDb）为自变量构建的指数模型CChla= 0.0538 e(35.267SDb、CChlb=0.0418 e26.89SDb和CChla+b=0.0815e48.924 SDb,分别估算苹果叶片的Chla、chlb和Chla+b;以红边位置（λr）为自变量所构建的线性模型y = 0.0524λr +34.358估算苹果叶片全氮含量。与其它模型相比,不仅具有可行性,而且估算精度较高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 选题的目的和意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 目的与意义
• 1.2 我国苹果生产现状及高光谱技术的应用
• 1.2.1 我国苹果生产现状
• 1.2.2 高光谱技术在我国农作物营养信息诊断中的应用情况
• 1.3 高光谱遥感技术的研究进展
• 1.3.1 高光谱遥感技术及其特点
• 1.3.2 国内外利用高光谱遥感技术研究进展
• 1.3.3 遥感光谱监测技术在果树上的应用情况
• 1.3.4 作物氮素营养无损监测技术的评价
• 1.3.5 遥感光谱监测技术在我国的应用前景
• 第二章 材料与方法
• 2.1 试验地点与材料
• 2.1.1 试验地点
• 2.1.2 试验材料
• 2.1.3 试验所用仪器
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 试验设计
• 2.2.2 测定项目
• 2.3 试验测定指标与方法
• 2.3.1 叶片光谱反射率的测定
• 2.3.2 叶片叶绿素含量的测定
• 2.3.3 叶片全氮含量的测定
• 2.4 数据分析
• 第三章 结果与分析
• 3.1 不同施氮水平苹果叶片光谱反射率的差异
• 3.2 不同施氮水平苹果叶片叶绿素含量和全氮含量的变化
• 3.3 苹果叶片叶绿素与全氮含量的关系
• 3.4 苹果叶片叶绿素含量与光谱反射率的相关性
• 3.4.1 叶绿素含量与原始光谱反射率的相关性
• 3.4.2 叶绿素含量与微分光谱的相关性
• 3.5 苹果叶片全氮含量与光谱反射率的相关性
• 3.5.1 全氮含量与原始光谱反射率的相关性
• 3.5.2 全氮含量与微分光谱的相关性
• 3.6 苹果叶片叶绿素和全氮含量与光谱参数的关系
• 3.6.1 叶绿素含量和光谱参数的相关性
• 3.6.2 苹果叶片全氮含量和光谱参数的相关性
• 3.7 高光谱遥感估算模型的精度检验
• 第四章 讨论
• 4.1 苹果叶片光谱反射率的变化
• 4.2 苹果叶片全氮含量与叶绿素含量的相关性
• 4.3 苹果叶片叶绿素含量与高光谱的相关性
• 4.4 苹果叶片全氮含量与高光谱相关性
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介