水稻叶片叶绿素、类胡萝卜素含量估算的归一化色素指数研究

第４期光谱学与光谱分析１０６５
用过磷酸钙５３３．３ｋｇ·ｈｍ－２作基肥，氯化钾３００ｋｇ·ｈｍ－２作穗肥。

采用多品种、多氮素水平的目的是为了造成更广泛的差别，从而使研究结果具有相对普适性。

１．２数据获取
１．２．１光谱数据获取
（１）获取水稻叶片光谱反射率使用是ＡＳＤＦｉｅｌｄＳｐｅＰｒｏＦＲＴＭ光谱仪，波段范围为３５０～２５００ｎｎｌ，其中３５０～ｌ０００ｎｍ光谱采样间隔为１．４ｎｌｎ，光谱分辨率为３ａｍ；１０００
２５００ｎｌｎ光谱采样间隔为２ｎｎｌ，光谱分辨率为１０ｎｎｌ。

（２）分别在分蘖期、拔节期、孕穗期和抽穗期开始后每隔数天采样测叶片光谱及叶片、穗的叶绿素和类胡萝卜素。

光谱测量时，用三角架固定光谱仪探头，并使光谱仪探头垂直向下正对待测叶片正中部，光谱仪视场角为８。

，距样品表面距离０．１０ｍ，光源用光谱仪所带的５０ｗ卤素灯，距样品表面距离０．４５ｍ，与水平面成７０。

角。

１．２．２叶绿素、类胡萝卜素测量
本试验采用混合液（丙酮：无水乙醇：蒸馏水一４．５：４．５：１）（ｐ）提取法测定水稻叶片和稻穗的叶绿素含量，用分光光度计比色，测定并计算得到叶绿素、类胡萝卜素含量。

叶绿素以及类胡萝ｂ素含量的统计情况如表１，本研究中使用２０２个样本进行建模，使用５０个样本进行验证，建模数据集与验证数据的选取是随机的。

１．３归一化比值指数的构建
本研究采用一种严密的经验方法构建水稻色素含量估算的归一化比值色素指数，即将从３５０～２５００ｎｎｌ范围内所有波段反射率进行两两组合，构建一个包含所有可能组合的归一化比值指数。

归一化比值指数的一般公式形式为
ＮＤＲＰＬ耐．㈣一藤Ｒｔｔ４币ｍＲ五ｕｄｅｘ（１）其中，ＮＤＰＩ。

耐．如）为由参照波段（ｒｅｄ和指数波段（ｉｎｄｅｘ）构建的一个归一化色素指数；Ｒ耐和Ｒｉ“。

分别为参照波长反射率、和指数波长反射率。

Ｔａｂｌｅ１Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄｒａｔｉｏｂａｓｅｄｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｐｉｇｍｅｎｔｉｎｄｉｃｅｓ
色素指数Ｐｉｇｍｅｎｔｉｎｄｅｘ出处Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ（Ｒｓｏｏ—Ｒ６８０）／（Ｒ８。

０＋Ｒ６８０）
（Ｒｓｏｏ—Ｒ６３ｓ）／（Ｒ８００＋Ｒ６３５）
（Ｒ７５０—Ｒ７０５）／（Ｒ７５０＋Ｒ７０５）
（ＲＴｓｏ—Ｒ５５０）／（Ｒ７８０＋Ｒｓｓｏ）
（Ｒ６ｓｏ—Ｒ４３０）／（Ｒ６８０＋Ｒ４３０）
（Ｒ４１５一届３５）／（Ｒ４１５＋Ｒ４３５）
（Ｒ５５０—Ｒ５３１）／（Ｒ５５０＋Ｒ５３１）
（Ｒｓ７０—Ｒ５３１）／（Ｒ５７０＋Ｒ５３１）
（Ｒ７７４一Ｒ６７７）／（Ｒ７７４＋Ｒ６７７）
１３１ａｃｋＢｕｍ（１９９８）［１０１
Ｇｉｔｅｌｓｏｎ等（１９９４）Ｄ１］
Ｇｉｔｅｌｓｏｎ等（１９９６）［１ｚ］
Ｐ６ｎｕｅｌａｓ等（１９９４）［１３３
Ｍａｒｉｅ等（２００４）Ｄ４３
Ｇａｍｏｎ等（１９９２）Ｄｓ］
Ｚａｒｅｏ－Ｔｅｊａｄ等（２００１）［１６］在３５０～２５００ｎｎｌ范围内包含着２１５１个光谱波段，所以可以构建２１５１×２１５１—４６２６８０１个归一化比值色素指数。

因此，表２给出的各种归一化形式的叶绿素指数只是所有可能指数中的一种，但未必是最合适的选择。

所以，本研究将所有波段组合构成的归一化色素指数与叶绿素、类胡萝‘ｂ素含量分别建模，在所有这些模型中选择出最佳模型，然后进行验证，从而确定适合水稻叶片叶绿素、类胡萝ｂ素含量估算的最合适色素指数形式。

Ｔａｂｌｅ２Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌａｎｄｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｃｏｎｔｅｎｔｓ
２结果与分析
２．１绘制决定系数评分布图
将３５０～２５００ｎｌｎ范围内的所有光谱波段两两组合构建
归一化形式的色素指数，然后分别建立叶绿素ａ、叶绿素ｂ、
叶绿素总量、类胡萝ｂ素含量与这些指数之间的一元线性方
程，获取拟合方程的决定系数Ｒ２，这些由两两波段对应的
Ｒ２就构成了一个Ｒ２矩阵。

为了清晰的显示出拟合方程Ｒ２随着波段组合变化而变
化的情况，将Ｒ２三角矩阵用图形分级表示（归一化指数形式
是对称的，只用一个三角矩阵就可以表示）。

由于水吸收可
能影响拟合效果的稳定性，所以将１３５０１４８０ｒｉｍ，１７８０隐１砰ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌｉｎｅａｒｆｉｔｔｅｄｅｑｕａｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎ～１９９０ｍ，２４００２５００ｎｎｌ几个水吸收光谱区域去除ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌａ。

ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌｂｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｌｅａｖ鹤ｏｆｒｉｃｅ
（图１）。

在图中，点的颜色决定了Ｒ２的大小。

Ｒ２越大，使用ａｎｄａｌｌｔｈｅ
ｐｏｓｓｉｂｌｅ
ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓｏｆＮＤＰＩ
水稻叶片叶绿素、类胡萝卜素含量估算的归一化色素指数研
究
作者：王福民， 黄敬峰， 王秀珍， WANG Fu-min， HUANG Jing-feng， WANG Xiu-zhen
作者单位：王福民,黄敬峰,WANG Fu-min,HUANG Jing-feng(浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所,浙江,杭州,310029)， 王秀珍,WANG Xiu-zhen(浙江省气象研究所,浙江,杭州,310029)
刊名：
光谱学与光谱分析
英文刊名：SPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSIS
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本文链接：/Periodical_gpxygpfx200904045.aspx。