不同施氮条件下小麦冠层的高光谱和多光谱反射特征
冬小麦冠层反射光谱特征分析
明显的波谷 。 且轮廓清晰。如图 ６ ：
２列 ． 量仪器与 方法。 ｌ 本二验所用仪器为美国 Ｄ ＝ 公司生产的 Ｒ １ ｐ Ｉ 便携 ｅ Ｓ∞Ｐ ｄ Ｄ 式光谱辐射计（ ｉ ｓ￣． Ｈ ｌ 。 Ｆ ｄｌ／ａ ｅ ）该光谱仪波谱范围为 ３０ ００ｍ． ５２个波 ｄ ｘ ４． ｄ Ｍ ５ ～１５ ｎ 共 １ 段， 光谱采样Ｍ隔为 １６ｍ． ．ｒ 视场角为 ｌ 度。光谱范围内有 ５２阵元光 Ｐ Ａ阵列探测 ｉ ５ １ Ｄ 器． 消色差光 平场 凹面 栅， 成像． ｆ 具彳易于波 长标定、 度高的特 灵敏 点。 敷据 采集Ｈ 煳分别 选择住２０ 年 ３ ２ 、 月 １ 日、 月 ｌ 日 月 １ 分 ０５ 月 ５日 ４ ４ ５ １ 和６ 日。 别对应于 冬小虚的 返肯 拔节期。 期。 灌浆期和 成熟期。 数据采集｝均使用裸镜头， 埘 仪器探头距冠层 ３ｃ ￣４ｅ 每次数据采集均在同一 ０ｒ ０ｍ， ｎ 地点． 次均按照 自 ｝ 标准操作程序， 即优化， 收集暗电流． 板， 测白 测地物。每次测白 板使 所测数据 为相对反 射牢（ 标准自 板反射率为 １， ）每次采集２ 个数据。为了保证数据质 ５ 最 ． １～１分钟璺对系统程序优化一次 。 每ｇ过 ０ ５ ３ 注意事项。为减小太阳高度角变化对光谱测量结果的影响． ． 测量时间应集中在 罔６ 返青期、 拔节期、 灌浆期光谱数据对比 罔７ 罔 冬小麦四个 生长阶 段光谱曲 线变化 １： － ３０ ． 空晴朗 ００ 一 ： 天 ０ １ ０ 无云。 为了便于 冬小麦的光谱特征分析， 测量的同时还要收 集 图 女辅助数 例如： ｒ 据． 测量的环 境参数， 洲最时间。 灭空云层覆盖情况 采样地点及其地 等。 当冬小麦 进入到成熟期时， 光谱曲 线就发生了明 显的变化． 虽然随 着波长的 增加反 表特征描 采 述． 样点物质ｇ成 Ｉ 及其植被覆盖情况等以及所采样的 序列号等。 射率也在增加． 但是总体上已经 越来越平缓． 几乎成一元线性的关系， 用数学方法 可以 要获 取高 质最的野 外测证光谱数据。 在进行光谱数据采集前 必须进行 实验设计， 需 合其数学 模型。 成熟期光谱曲线在 ７ ｎ 、 ２ ｉ ２ ｒ 处分别与返表期、 ３ ｒ， ｉ 、 ５ ａ ４ ｎ ３ｍ ７ ｍ ７ 拨节期、 要考虑的问 题有： ） 外测量时的光照条件； ） 光谱测量的 （ 野 １ （ 影响 ２ 环境参数； ） 量地 拟 （测 ３ 成熟期光谱曲 线有一个交点， 如罔７ 。 区的 覆盖特征； ） 地表 （ 一卵和一灭中的最佳探测时间； ） ４ （ 选择何种采样策略； ） 集 ５ （ 收 ６
不同生育期水稻光谱反射率的变化规律_赵新飞
第4 期
赵新飞，等： 不同生育期水稻光谱反射率的变化规律
27
highest value was at harvest stage． NDVI （ 810 ，720 ） values were negatively correlated with nitrogen levels and there was no significant difference between varieties． Key words： rice （ Oriza sativa L． ） ； reflectance； spectra ； vegetation index ； growth stage 目前，利用光谱信息对水稻 （ Oriza sativa L． ） 的研究已开展了很多工作． 沈掌泉等
［1 ］
0. 009 kg / m2 ） 和 N0 （ 纯氮 0 kg / m2 ） ， 另外配施 P2 O5 6 kg / m2 、K2 O 10 kg / m2 做基肥一次施入． 基 肥、蘖肥分别于移栽前、移栽后 7 d 左右施入； 穗 肥在 8 月 25 号左右施入． 肥料具体施用方法见表 1．
不同生育期水稻光谱反射率的变化规律
1 1 1 赵新飞 ，冯嘉敏 ，张大伟 ，蓝 1 1 1 2 1* 盾 ，张永顺 ，付丽娇 ，李艳大 ，陈青春
（ 1． 仲恺农业工程学院 作物研究所，广东 广州 510225 ； 2． 江西省农业科学院 农业工程研究所 ，江西 南昌 330200 ）
摘要： 不同生育期水稻 （ Oriza sativa L． ） 冠层光谱反射率随着营养条件的变化而发生波动 ， 掌握其变化规律， 对快速诊断水稻养分亏缺 ， 指导水稻施肥具有重要意义 ． 以水稻合美占和粤晶丝苗 2 号品种为试验材料， 以 0. 027 、0. 018 、0. 009 和 0 kg / m2 4 个施氮水平进行田间小区试验 ， 对不同关键生育期水稻冠层光谱反射率的变 化规律进行了研究． 结果表明： 水稻抽穗前，冠层的比值植被指数 （ Ｒatio vegetation index，ＲVI） （ 810 ，720 ） 逐 渐增大，到孕穗期达到最大值； 水稻抽穗后， 冠层的 ＲVI （ 810 ，720 ） 值逐渐减小， 至收获期降至最低值． 水 稻 ＲVI （ 810 ，720 ） 与氮肥水平正相关，品种间无显著差异． 随着生育进程推进， 差值环境植被指数 （ Difference vegetation index，DVI） （ 810 ，720 ） 逐渐增加， 在 齐 穗 期 达 到 最 高， 而 后 逐 渐 降 低， 不 同 氮 肥 水 平 DVI （ 810 ，720 ） 值差异显著， 且 DVI （ 810 ，720 ） 值与施氮水平正相关． 从总体上看， 分蘖期的归一化植被指数 （ Normalized Difference Vegetation Index，NDVI） （ 810 ，720 ） 稍高于拔节期、 孕穗期、 开花期和乳熟期， 而拔节 期、孕穗期、开花期和乳熟期的 NDVI （ 810 ，720 ） 值无显著差异，收获期达到最大值，水稻 NDVI （ 810 ，720 ） 值与氮肥水平呈负相关 ，品种间无显著差异． 关键词： 水稻 （ Oriza sativa L． ） ； 反射率； 光谱； 植被指数； 生育期 中图分类号： S143. 1 文献标志码： A 文章编号： 1674 － 5663 （ 2015 ） 04 － 0026 － 06
关中地区不同营养状况冬小麦光谱特性初探
区总面积约 ３０ｍ ， ０ ２小区面积 ２ｍ×４Ｉ＝８ｍ ， Ｉ 随 Ｔ 究是小麦估产和监测的基础 。而光合作用过程 中起 机 区组排列 ， 各重复 ３ 。于 ２ ０ 年 １ 月 ２ 播 次 ０４ ０ ０日 吸收光能作用 的色素有 叶绿素 ａ 叶绿 素 ｂ与胡萝 种 ，０５年 ６ ８日收获。期间根据小麦生 育期分 ， ２０ 月
植物营养水平 ， 光合作用能力和植被发 育阶段 的指 示器＿ 。所有绿色植物光谱反射 特性是 由植 物体 ２ ｊ
内所含叶绿素含量 、 叶片面积和叶片中所含水量所
光谱测定 ： 小麦叶片的光谱数据测定采用 Ｌｍ Ｉ １０ 便携式光谱辐射仪在 室内测 定。试验设定光 ８０ 谱波长范 围为 ４０ ０ ｌ， ０ ～１１０ ｎ ｌ测定 波 长间 隔 １ Ｔ ０
射率之 间在施用氮肥 时显著相关 ， 在施用磷肥时其相关不显著。
关键词： 光谱反射率； 叶绿素含量； 营养状况； 生育期
中圈分 类号 ： １７ Ｓ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ００７０ （ｏ６０ — ４ ． １０ １２０ ）３ ０９ ５ ６ ０ ０
利用卫星遥感进行农作物的长势监测 ， 主要依
ｎ ｍ。该波段处于可见光和近红外光波段 ， 具有光化
控制， 所以在冬小麦生长环境分析和长势监测中． 它 们可以综合地体现在反 映冬小麦 长势 的光谱特征
上＿ 。冬小麦在 不同营养水平条 件下 的叶绿素含 ３ ｊ 量往往也不同， 就会影响到他们的光谱特性 ， 因此光 谱特征也能反 映作 物光合作用 能量的度量［ 。植 ４ Ｊ
卜 ， 中叶绿素是吸收光能的物质 ， 素 其 与植被的光能 利用有直接关系 ， 叶绿素含量和植被的光合能力 、 发 育阶段以及氮素状况有较 好的相关性 ， 它们通常是
不同施氮量棉花冠层高光谱特征研究
和地上鲜生物量 （ Ｂ 不相关 而与植株氮含量 （ ＮＣ 高度相 ＡＧ ） Ｐ ） 关 ，因而能被用于精确监测 水稻氮素状 况。赵 春江等Ｉ 对冬 ７ ］
小麦不 同品种 、 肥水条件下光谱红边参数 变化 规律及与植株
收 稿 日期 ： ０ ００ —０ 修 订 日期 ： ０ ００—８ ２ １ —６２ 。 ２ １ —９２
７ ０和 ７ ０ｒ ４ ８ ｉ ｍ冠层光谱强度 （ Ｒ ） Ｃ Ｉ的相关性 好于其 他指标 。
Ｈｕ ｕｇ等 用 ８ ０Ｄｎ与 ５ ０哪 和 ５０ｎ ３ 段 光 谱 ｍｂ ｒ 。 利 ３ ｉ ０ ５ ｎ 波 ． 组 合 建 立 了 能 够 预 测 甜菜 胺 态 氮 含 量 的监 测 模 型 ；Ｌ ｅ ¨］ ｅ 等 １ 分 析 了棉 花 叶 片 氮 浓 度 与 １０个 光 谱 比值 指 数 的 关 系 后 发 ９
近 ９ 。Ｓ ｉａａ Ｏ ｈｂｙｍａ等［ 在研 究水 稻叶片光 谱特性 时发 现 ， ５ ］ 缺氮水稻叶片与正常水稻 叶片的光谱特征 显著不 同 。 ｔｏ － Ｓｒｐ ｐ ｎ 等ｆ 认 为 ５ ３和 ４３Ｄｎ光 谱组合 的 ＮＤ 与 水稻 Ｌ ｉａ ６ ａ ］ ０ ８ ｉ Ｉ ＡＩ
现， 用红边位置与短波红外波段 的 比值预测叶片氮浓度精 度 和准确度较高 。 ｖ Ｋｅｉ ｎ等【 １ 朝对滴灌条 件下不 同施氮 量棉 花单 叶多光谱特征研究后指出 ， 绿色植被 指数 （ ＶＩ和绿色 归一 Ｇ ）
引 言
氮肥施用是提高作物产量 、 改进 品质的重要 措施 ，而作 物氮素监测是评价作 物长 势、合理 施用 氮肥 的重 要依据 ｌ 。 １ ］ 迅 速发展起来的棉花精准生产 对于无损 、快速 的作物 氮素监
测 技 术有 迫 切 需 求 。因此 ，研究 利 用 遥 感 技 术 快 速 准 确 监 测
施氮量对冬小麦灌浆期光合产物积累、转运及分配的影响
作物学报ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(6): 1027−1033/zwxb/ ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9E-mail: xbzw@DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.01027施氮量对冬小麦灌浆期光合产物积累、转运及分配的影响马冬云郭天财*王晨阳朱云集宋晓王永华岳艳军(河南农业大学 / 国家小麦工程技术研究中心, 河南郑州450002)摘要:采用花前14C-同位素标记旗叶的方法, 研究了盆栽条件下不同施氮量对两种穗型冬小麦品种光合产物转运及14C同化物积累、分配的影响。
结果表明, 冬小麦成熟期14C-同化物主要分配在茎鞘中, 其分配率为44.31%~60.96%;其次在籽粒中, 分配率为31.81%~40.67%; 其中大穗型品种兰考矮早八茎鞘、叶片中的分配率高于多穗型品种豫麦49-198,表明成熟时大穗型品种有更多的同化物滞留在茎鞘和叶片中。
施氮量对14C-同化物分配率有影响, 在施氮量36 g m−2处理的茎鞘中分配率下降, 而籽粒中的分配率增加, 表明增施氮肥促进花前同化物向籽粒中分配。
随着籽粒灌浆进程,光合产物在营养器官中的分配率逐渐下降, 在籽粒中的分配率逐渐增加, 表明营养器官的同化物逐渐向籽粒转运。
小麦籽粒的同化物有34.94%来自花前贮藏物质的转运, 65.06%来自开花后同化量, 但不同品种、不同氮素水平处理之间有较大差异。
施氮量36 g m−2处理的花前转运量、转运率、花前贮藏物质对籽粒贡献率均下降, 但花后同化量、对籽粒贡献率以及单穗粒重均增加; 其中兰考矮早八和豫麦49-198的花后贡献率分别为77.84%和56.29%, 表明兰考矮早八花后同化量对籽粒的贡献大于豫麦49-198。
两品种籽粒产量均表现为施氮量36 g m−2处理高于18 g m−2处理, 并且大穗型品种的增产幅度大于多穗型品种, 表明增施氮肥对不同冬小麦品种的增产效应存在差异。
典型农作物波谱与环境要素的关系研究
物 氮素 营养 状况 ，对提 高氮 素 利用 效 率 和作 物 管
理 水平 、 减少 过 度施 氮 造 成 的环 境 污 染 具 有 重要 意 义Ⅲ 。绿 色植 物 的 叶 绿 素溶 胶 状 态 存 在 差 异 ， ３ ］ 其 光谱 特征 会不 一 样 ， 中 特别 是 近 红 外 反 射 上 其 的 差异 比较 明显 。光 合作 用过 程 中起 吸收 光能作
近 年来 ， 着遥 感 和计算 机 软 、 件技 术 的发 随 硬 展 与完 善 ， 被 特 别 是 农作 物 的 光谱 遥 感 的应 用 植 越 来越 广泛 ＿ 。农 作 物 的反射 光谱 曲线具 有显 著 １ ］ 的特征 ， 同一种 植物 不 同 的生长 发育 阶段 ， 常 生 正 长 的植 物 和受病 虫 害侵扰 的农 作 物 以及施 肥条 件 的不 同都 会 引 起 植 物 光 谱 反 射 曲线 的变 化 。此 外， 由于灌 溉 、 肥 等条 件 以及地 下深 部 富集 元 素 施
黑 龙 江 农 业 科 学 ２ １ （ ） １ ３ １８ ０ ０ ６ ：３ ～ ３
ＨｉｎＪｎ ｇｉｌｒ ｃｎ ｓ ｅｏｇａｇ ｒｕｕ ｌ ｉｃ ｌ ｉ Ａ ｃｔａＳｅ ｅ
◆ 遥 感 ◆
典 型农 作 物 波 谱 与 环境 要 素 的关 系研 究
龙 碧 波 ， 玲玲 ， 慧 霞 ， 元励 廖 刘 朱 （ 州 医学院 温 州 市水域科 学与环 境 生 态重 点 实验 室 ， 江 温州 ３ ５ ３ ） 温 浙 ２ ０ ５
要 生理 理化 参数 ， 对 土 壤 背景 光 谱 的影 响 在作 其
施氮量对免少耕小麦生长发育及产量影响的试验初报
探讨 在免少耕情况 下 ，不 同施 氮量小麦根 、茎 、叶等器官
的形成 、冠层结构及产量变化规律 ，从而找 出最佳施氮量 ，
指 导农业 生产 。
１ 材 料 与方 法
１ １ 供试 材 料 。小 麦 品 种 选 用 大 穗 型 品种 皖麦 ５ ，肥 料 选 ． Ｏ
用含氮量 ４ 的尿素 、１ 过磷 酸钙和氯化 钾 。 ６ ２ １２ 试 验设计 。该试验安排 在桂 集乡大王村 ，采取单 因素 ． 随机区组设计 ，设 ５ 个施氮水平 ３次重复。小区面积 ５ × ｍ ２ 行距 ２ ｍ， ５ｃ ｍ，重复及 区间走道宽 ５ 。５ ０ｃ ｍ 个施 氮水平分
作者简介 ：盛 祝 梅 ｆ ９ ４～ ，女 ，凤 台县人 ，农 艺师 ，主要 从 事 农业 技 术推 广 工作 。 １７ ）
收稿 日期 ：２ ０ — ３ ２ ０ ８０ — ０
维普资讯
安 徽 农 学 通 报 ， ｎ ｕ Ａ ｒ ｃ． ｕ１ ０ ８ １ （６ Ａ ｈ ｉ ｇｉ ｉ Ｂ ｌ２ ０ ，４０ ） Ｓ ．
摘 要：该文阐述 了不同施氮量对免 少耕小麦生长发育及产 量影 响的试验情况 ，初 步认为每 ６ Ｉ施 纯氮 １ ｇ ６ ｌ ７Ｉ ２ ｋ， ９
小 麦产 量最 高 ，为 最 佳 施 肥 量 ，但 该 文也 强调 了 ， 由 于播 种 后 受 天 气 影 响 ，造 成基 本 苗 少 、群 体 量 不 足 ， 难 以 完
表１
２２１不同处理对小麦产量构成因素的影响。结果详见表 ２ ．． ， 表４ 。月 中旬小 麦抽 穗扬 花至 成熟 收获期 间 ，晴天较 多 ，
光照充足 ，昼夜温差 大 ，光合 生产率高 ，有 利于干物质 积
单位：万 ／ ６ ｌ ６ ７ｒ ｉ
高光谱遥感技术在作物生长监测中的应用研究进展
麦类作物学报2009,29(1):174-178Jo ur na l of T rit iceae Cr ops高光谱遥感技术在作物生长监测中的应用研究进展李映雪,谢晓金,徐德福(南京信息工程大学应用气象学院,江苏南京210044)摘要:精准农业是现代化农业生产中实现低耗、高效、优质与安全的重要途径,高光谱遥感技术可以快速准确地获取农田作物生长状态的实时信息,为实施精准农业提供重要的技术支撑。
本文综述了以高光谱遥感技术监测作物长势(包括叶面积指数和生物量)、作物生物化学参数(包括植物的氮素营养、叶绿素含量、叶片碳氮比等)和籽粒品质(包括籽粒蛋白质含量、面筋含量、淀粉积累量等)的国内外研究进展,并提出了一些今后研究的设想,以期为未来精确农业快速发展提供参考。
关键词:作物;高光谱遥感;生长监测中图分类号:S24;S311文献标识码:A文章编号:1009-1041(2009)01-0174-05Application of Hyperspectral Remote Sensing Technologyin Monitoring Crop GrowthLI Ying-xue,XIE Xiao-jin,XU De-fu(College of Applied M eteorology,Nanjin g U nivers ity of Information T echnology,Nan jing,Jiangsu210044,China)Abstract:Precision farming is an im por tant appr oach to realizing low consumption,high yield,goo d qual-i ty and safety in m odern agricultural production.H yperspectral remo te sensing can rapidly and precisely de-termine the g row th status of cro p in the field,w hich offers im por tant technical suppo rt for im plementation of precision farming.On the basis of hyper spectral remo te sensing,m onitoring character of crop g row th, bio-chemical parameter s and grain quality of crop w ere summarized and som e ideas for further resear ch w ere discussed in this paper,w hich could supply an im por tant reference and guideline for quickly develop-m ent o f precision farm ing in the futur e.Key words:Crop;H yperspetral remo te sensing;Grow th;Monitoring精准农业是在现代信息技术、生物技术与工程技术等一系列高新技术最新成就的基础上发展起来的一种重要的现代农业生产形式,它是实现农业低耗、高效、优质与安全的重要途径,目前,已成为世界农业技术的研究重点,其中遥感技术是实施精准农业的重要工具之一。
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麦类作物学报 2006,26(2):103～108Jou rnal of T riticeae C rop s不同施氮条件下小麦冠层的高光谱和多光谱反射特征Ξ李映雪,朱艳,曹卫星(南京农业大学 江苏省信息农业高技术研究重点实验室,农业部作物生长调控重点开放实验室,南京210095)摘 要:为了更好地利用冠层反射光谱特征监测小麦生长及氮素营养状况,以宁麦9号、淮麦20、徐麦26和扬麦10号四个小麦品种为材料,通过田间小区试验,研究了不同小麦品种在不同生育时期和不同氮素水平下冠层反射光谱的变化规律。
结果表明,相同氮素水平下不同小麦品种冠层反射光谱的反射率有差异,且近红外部分差异较明显。
小麦从拔节开始,随生育期的推进,冠层反射光谱在可见光波段的反射率先降低然后升高,以孕穗期反射率最低,随着叶片的逐渐变黄,反射率又增大,并且绿光波段的反射峰也逐渐消失。
而近红外区反射率则表现出相反的趋势,以开花期为分界,先上升然后下降,直到成熟前降为最低。
随着施氮水平的提高,冠层反射光谱在近红外反射平台(750～1300nm)的反射率呈上升趋势,而可见光部分反射率则下降,并且反射光谱的绿峰和红边位置也随着施氮水平的提高分别向蓝光方向(波长变短)和红光方向(波长变长)移动。
关键词:小麦;施氮;高光谱;多光谱;冠层反射特征中图分类号:S512.1;S311 文献标识码:A 文章编号:100921041(2006)022*******Character iz i ng Canopy Hyperspectra l and M ultispectra l Ref lectance under D ifferen t N-appl ica tion Cond ition s i n W hea tL IY i ng-xue,ZHU Yan,CAO W e i-x i ng(H i2T ech Key L abo rato ry of Info rm ati on A griculture of J iangsu P rovince Key L abo rato ry of C rop Grow th R egulati on,M inistry of A griculture,N anjing A gricultural U niversity,N anjing,J iangsu210095,Ch ina)Abstract:T he change of canop y sp ectral reflectance under differen t cu ltivars,differen t grow th stages and varied n itrogen rates w ere investigated by characterizing canop y m u ltisp ectral and hyp ersp ectral reflectance in w heat.T he resu lts show ed that the canop y reflectance differed w ith cu ltivars,w ith sign ifican t change at near infrared bands.R eflectance at visib le ligh t in itially decreased and then increased w ith grow th p rogress after j o in ting,w ith the low est value app eared at boo ting.R eflectance increased and reflectance p eak also disapp eared gradually in cou rse of leaf yellow ing.How ever, reflectance in near infrared had oppo site trend,w h ich in itially increased and then decreased to the low est from an thesis to m atu rity.R eflectance at near infrared reflected flat(750～1300nm)increased w ith increasing n itrogen supp ly,w hereas reflectance at visib le band decreased,and green p eak and red edge po siti on of canop y reflectance sp ectra also m oved to directi on of b lue ligh t(sho rt w avelength) and red ligh t(long w avelength),resp ectively.T hese resu lts p rovide background info rm ati on fo r m on ito ring of grow th characters and n itrogen statu s w ith canop y reflectance sp ectra in w heat.Key words:W heat;N itrogen app licati on;M u ltisp ectra;H yp ersp ectra;Canop y reflectance 随着高分辨率遥感技术研究的深入,利用弱光谱差异对地物特征进行定量分析的研究得以广泛开展[1]。
许多学者试图通过冠层反射光谱的差异分析来判别作物种类和栽培条件。
杨长明[2]等研究表明,不同株型水稻品种群体冠层对太阳光谱辐射的反射率存在明显差异,尤其以蓝光区Ξ收稿日期:2005208201 修回日期:2005210220基金项目:国家自然科学基金项目(30400278);江苏省自然科学基金项目(BK2003079,BK2005212);江苏省高校博士点基金项目(20030307017)。
作者简介:李映雪(1975-),女,讲师,主要从事信息生态学和作物遥感监测研究。
通讯作者:朱艳(1976-),女,副教授,主要从事作物模拟与信息技术研究。
(400～510nm)差异最为显著。
周学秋和朱雨杰[3,4]依据不同生育阶段和不同灌溉条件下小麦冠层反射光谱特征,找出最能有效区分生育阶段和灌溉条件的波段,并利用模糊聚类的方法加以区分。
薛利红[5]等认为通过光谱分析可以识别不同栽培措施和生长状况下的水稻群体。
另外,有关氮素缺乏条件下作物反射光谱的研究也较多。
T hom as[6]等研究了7种植物(甜瓜、玉米、黄瓜、莴苣、高粱、棉花、烟草)在不同氮素营养水平下的叶片光谱特性,发现所有植物在缺氮时可见光波段的反射率增加,但不同植物反射率增加程度不一。
Sh ibayam a[7]等研究表明,缺氮和正常营养条件下的水稻叶片光谱特征显著不同,并且认为叶绿素是导致光谱特征差异的主要内在因素。
程一松[8～10]等提取与分析了氮素胁迫下的冬小麦高光谱特征。
以上研究主要侧重于作物种类或栽培条件的光谱识别,以及逆境条件下作物反射光谱的变化。
但关于冬小麦冠层宽波段和窄波段光谱在不同条件下的反射特征,则鲜有报道。
笔者利用系统的小麦田间试验研究了不同类型小麦品种在不同生育时期和不同施氮水平下冠层反射光谱的变化规律,旨在为进一步利用冠层反射光谱特征监测小麦生长及氮素营养状况提供基础信息与技术依据。
1 材料与方法1.1 材料与试验设计试验于2003～2004年在江苏省农业科学院试验站进行。
前茬水稻田,供试土壤为黄黏土,有机质0.96%,全氮0.10%,速效磷40.29m g・kg-1,速效钾102.78m g・kg-1。
供试小麦品种为宁麦9号、淮麦20、徐麦26和扬麦10。
设5个施氮水平,分别为0、75、150、225和300kg・hm-2纯氮。
氮肥中基肥占60%,拔节肥和孕穗肥各占20%。
配施P2O5150kg・hm-2和K2O112.5kg・hm-2,全部用作基肥。
小区面积为16m2,基本苗为1.8×106・hm-2,行距25c m。
两因素随机区组排列,3次重复。
其他管理措施同高产大田栽培。
1.2 冠层光谱测定小麦拔节、孕穗、开花及花后每隔7d左右,采用美国C rop scan公司生产的M SR216型便携式光谱辐射仪和A SD公司生产的F ieldsp ec P ro FR 光谱仪测定不同处理各小区的冠层光谱反射率。
216型光谱仪视场角为31.1°,波段范围为452～1650nm,设16个波段,其中可见光波段为460、510、560、610、680、710nm;近红外为760、810、870、950、1100、1220、1480、1500、1650 nm。
F ieldsp ec P ro FR光谱仪视场角为25°,测量范围为350～2500nm区间内间隔为1nm的连续波段。
光谱测量选择在晴朗无云或少云的天气进行,测量时间为10∶00～14∶00(太阳高度角大于45°)。
测量时探头垂直向下,距冠层垂直高度1m。
每次采集目标光谱前后都进行参考板校正。
每小区重复测量5次,取平均值作为该小区的光谱测量值。
2 结果与分析2.1 不同小麦品种冠层反射光谱的差异由图1可以看出,无论是高光谱还是多光谱反射率,在不同小麦品种间都存在差异,但是反射光谱曲线的走势基本一致,只是反射率值的大小不同,并且近红外部分差异较明显。
在可见光部分,除宁麦9号高光谱反射率明显偏低外,其它3个品种的反射率差别很小。
而近红外高光谱反射率按照淮麦20、徐麦26、宁麦9号和扬麦10的顺序依次增大(图1A)。
不同品种冠层多光谱反射率也表现出相同的趋势,可见光反射率几乎没有差别,在近红外光区各品种反射率值高低的顺序同高光谱(图1B)。
品种间冠层反射率的差异可能是株型和株高不同造成的。
2.2 小麦冠层反射光谱随生育期的变化规律2.2.1 冠层高光谱反射率随生育期的变化虽然4个小麦品种的田间长势有所不同,但它们的冠层高光谱反射率随生育期的变化规律相同。
因为徐麦26穗部无芒且叶色偏黄,扬麦10株高高于其它品种,淮麦20群体不够整齐,所以采用宁麦9号为例来分析冠层高光谱反射率随生育期的变化规律。
从图2可以看出,在不同生育时期小麦冠层高光谱反射率存在差异,近红外区的差异大于可见光部分。