基于光谱变换的低温胁迫下冬小麦叶绿素含量估测研究

分类： 农、林、牧、渔 >> 农业基础学科 提交时间： 2017-11-10 合作期刊: 《中国生态农业学报》

张雪茹 冯美臣 杨武德 王 超 郭小丽 史超超

摘要： 近年来, 冻害已成为影响我国冬麦区的农业气象灾害之一, 及时、快速、准确地获取冬小麦叶绿素含量对于监测冬小麦冻害发生具有极其重要的意义。本研究通过低温胁迫试验, 在拔节期对两个冬麦品种进行6 ℃, 4 h、8 h 和12 h 的胁迫处理后, 测定其冠层光谱反射率, 并对原始光谱数据进行15 种典型变换处理, 分析比较不同光谱变换下冬小麦叶绿素含量的PLSR 模型, 筛选出能够表征低温胁迫下冬小麦叶绿素含量的最佳光谱变换方式。结果表明, 随低温胁迫时间的延长, 两个冬小麦品种叶绿素含量呈降低趋势, 随着低温胁迫后天数的增加, 各处理与对照的差异逐渐减小。胁迫后5 d, 近红外区域反射率有较大升高, 并随低温胁迫后时间的延长而升高; 在可见光区域, 短期内差异不明显。胁迫后10 d、20 d、35 d, 黄、红波段逐渐趋于水平, 同时近红外区域反射率差异逐渐缩小, 可见光区域光谱反射率出现不同程度的上升。对原始光谱数据进行15 种典型变换处理, 发现原始光谱的倒数、对数、幂、平方根等变换难以提高与叶绿素含量的相关性, 且建模效果较差。除原始光谱对数的一阶微分(T6)外, 其他微分变换处理的叶绿素含量诊断模型都优于原始光谱。综合考虑模型的校正、验证效果、模型最佳因子数以及相对分析误差的大小, 二阶微分变换处理(T15)叶绿素含量校正模型的R2 和RMSE分别为0.930、0.340, 验证模型的R2 为0.753, 表明基于T15 的光谱变换数据可实现低温胁迫下叶绿素含量的准确估算, 为最佳光谱变换方式。

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