采用叶片光谱反射率预测寒地水稻稻米蛋白质含量

摘要：

为实现利用水稻叶片光谱指数实时预测稻米蛋白质含量,该研究采集了不同年份中氮素、品种差异下寒地水稻主要生育期(T1拔节期、T2齐穗期、T3结实期)顶部3片叶(L1、L2、L3)的叶片光谱反射率,探究其变化规律以及光谱指数与稻米蛋白质含量的关系,并用P-k、均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)和对称平均绝对百分比误差(Symmetric Mean Absolute Percentage Error,SMAPE)对模型精度进行验证.结果显示:施氮量多则稻米蛋白质含量高,蛋白质含量高的稻米食味值评分低.提高氮肥投入量,叶片反射率在可见光区域内呈降低趋势,而在近红外平台叶片反射率上升.随着生育期的推进,可见光区域内的叶片反射率逐渐上升,叶片反射率在近红外平台表现出先增加后降低的趋势,其变化规律与蛋白质营养转运有着密切联系.对光谱指标和稻米蛋白质含量进行相关分析,T2时期的L2的光谱指数与蛋白质含量的相关性优于其他时期的叶片,其中T2时期L1叶ARI1指标((1/R550)-(1/R700))、L2叶CTR1指标((R695/R420))以及T3时期L3叶Rg指标(绿光范围510～560 nm内的最大波段反射率)显示出与蛋白质含量良好的拟合关系,指标验证的P-k分别为0.01、0.01、0.03,RMSE分别为0.19、0.11、0.14,SMAPE分别为1.56％、1.24％、1.44％,其中以T2时期L2叶CTR1指标表现最优,蛋白质含量拟合方程R2为0.75.综上,借助CTR1指标能够实现快捷、无损和实时预测稻米蛋白质含量的目的,达到按质收获以及品质实时监测的要求,促进优质寒地水稻的可持续发展.

关键词：光谱、反射率、模型、蛋白质含量、食味值、寒地水稻

所属期刊栏目：38

分类号：S511(禾谷类作物)

资助基金：中央支持地方高校改革发展资金人才培养项目2022010006

在线出版日期：2023-02-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：147-158