基于高光譜成像的寒地玉米葉片氮素營(yíng)養(yǎng)診斷的研究.pdf

1、玉米是我國(guó)主要的糧食作物，其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。氮素是植物生長(zhǎng)所必需的大量元素之一，合理的施用氮肥既能保證植物所需的基本養(yǎng)分，又能達(dá)到增加產(chǎn)量、降低生長(zhǎng)成本、保護(hù)環(huán)境的目的。與傳統(tǒng)的氮素化學(xué)診斷方法相比，高光譜技術(shù)因具有高效、無(wú)損、環(huán)保的特點(diǎn)，正成為獲取營(yíng)養(yǎng)元素、檢測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)的重要手段。利用高光譜成像技術(shù)建立玉米葉片氮素含量的預(yù)測(cè)模型，可以為玉米植株精確施氮提供指導(dǎo)意見(jiàn)，達(dá)到精準(zhǔn)施肥的目的。
　　本研究的試驗(yàn)區(qū)域位于黑龍江

2、省哈爾濱市方正縣德善鄉(xiāng)，設(shè)置六個(gè)氮素梯度，研究對(duì)象為合玉20玉米品種，選取苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期和灌漿期四個(gè)重要的生育期進(jìn)行光譜圖像采集。利用ENVI軟件提取高光譜圖像的原始光譜反射率數(shù)據(jù)R，對(duì)原始光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行一階導(dǎo)數(shù)R'、二階導(dǎo)數(shù)R"、倒數(shù)1/R、對(duì)數(shù)lgR、平方根√R5種變換處理;將原始光譜數(shù)據(jù)及經(jīng)5種變換處理的數(shù)據(jù)與葉片氮素含量進(jìn)行相關(guān)分析，得出針對(duì)不同生育期的優(yōu)選波長(zhǎng)，將優(yōu)選的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)和葉片氮素含量進(jìn)行SMLR篩選出敏感波長(zhǎng)，

3、實(shí)現(xiàn)光譜數(shù)據(jù)的降維。通過(guò)對(duì)光譜曲線的分析，構(gòu)建基于位置、面積的高光譜參數(shù)，利用敏感波長(zhǎng)數(shù)據(jù)構(gòu)建基于一階導(dǎo)數(shù)及二階導(dǎo)數(shù)的差值、比值、歸一化的高光譜參數(shù)，并對(duì)光譜參數(shù)和氮素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析篩選出特征光譜參量。利用敏感波長(zhǎng)光譜數(shù)據(jù)與葉片N素含量建立MLR預(yù)測(cè)模型;利用特征高光譜參量，分別建立針對(duì)四個(gè)生育期的單變量回歸模型及MLR預(yù)測(cè)模型;
　　通過(guò)驗(yàn)證分析，確立了四個(gè)生育期氮素含量最佳預(yù)測(cè)模型均為基于敏感波長(zhǎng)光譜數(shù)據(jù)的MLR預(yù)測(cè)模型，灌