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生态系统研究与管理简报 |
| 养分胁迫下作物高光谱特征提取研究新进展 |
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关键字：养分胁迫,高光谱,遥感,标记
时间: 2002-12-11 点击率: 151012 |
| 摘 要： 将高光谱遥感作为获取作物长势、监测作物营养状况、实现快速水肥诊断的技术方法进行试验研究，在中国科学院栾城农业生态系统试验站安排了养分平衡试验、有机循环试验和定位养分胁迫试验，针对冬小麦生长季的特点进行高光谱观测研究，取得了突破性的新进展。 |
从地面遥感传感器到侧视雷达，从田间养分速测仪到星载的成像光谱仪，遥感技术在农业领域的应用有了很大进展，同时取得了巨大的经济效益和社会效益。高光谱遥感技术的发展为遥感信息定量应用开辟了新的前景，并逐渐成为新兴的精准农业最重要的技术手段之一。
中国科学院知识创新项目课题“精准种植的技术体系集成平台与示范”（KZCX2-404-3），将高光谱遥感作为获取作物长势、监测作物营养状况、实现快速水肥诊断的技术方法进行试验研究，在中国科学院栾城农业生态系统试验站安排了养分平衡试验、有机循环试验和定位养分胁迫试验，针对冬小麦生长季的特点进行高光谱观测研究，取得了突破性的新进展。
大部分植物的明显光谱特征是由于其中的叶绿素等色素和液态水引起的，而绿色植物含有的矿物成分使其具有特殊的诊断性反射光谱特征。植物的光谱特征主要由其化学和形态学特征决定的，而这些特征与植物的生长发育阶段、健康状况和物候现象密切相关。
本实验时间为2002年3月-6月，对不同养分胁迫下冬小麦的不同生育期（起身、拔节、孕穗、挑旗、灌浆和乳熟期）分别观测期光谱反射率，观测周期为6-10天。用美国分析光谱仪器公司（Analytical Spectral Devices, ASD公司）生产的ASD FieldSpec HandHeld™（UV/VNIR）野外光谱仪测定其冠层和植株反射光谱特征。该仪器可在0.3~1.08um波长范围内进行连续测量，光谱分辨率3.5nm。测量时选择晴朗无风的天气，在11：00―14：00之间观测，每个养分处理的3个重复中共随机选择6个点进行反射光谱特征观测。同时采样在实验室测定叶片叶绿素含量（80%丙酮-乙醇提取液，分光光度计测定含量，mg/g鲜叶）、生物量、叶面积指数等生物物理参数。
冬小麦是华北平原，乃至黄淮海地区主要的粮食作物，其冠层理化参数是田间作物长势和营养状况的重要指标，是实现精准灌溉、精准施肥的决策依据，是实现精准农业定量化、智能化管理决策的重要信息源和技术手段。本研究将根据田间实际观测数据，进行光谱特征信息提取和分析，以实现田间快速、非破坏性的养分诊断，确定高光谱养分诊断的最佳生育期，为建立养分和生物物理参数的反演模型做数据准备。本研究结果还可航空、航天高光谱遥感的校验样本，用于指导高空遥感进行作物的养分诊断和大面积的遥感估产，尤其是研究中需要确定生育期内最敏感的观测阶段，以便做出最准确的养分盈亏结论。
本课题组将把2002年度冬小麦的高光谱遥感观测数据与生理生态联合观测试验想结合，对已建模型进行验证、补充和完善。
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