铜胁迫下玉米叶片光谱STFT分析与叶片铜离子浓度反演

摘要：

采集不同浓度梯度铜离子(Cu2+)胁迫下玉米叶片的可见光-近红外光谱及实测玉米叶片Cu2+浓度,采用短时傅里叶变换(Short-time Fourier transform,STFT)时频分析技术,研究不同浓度Cu2+胁迫下玉米叶片光谱的能量振幅响应,进而提取特征波段的振幅参数,利用偏最小二乘回归(Partial least squares regression,PLSR)方法反演叶片Cu2+浓度.研究发现,玉米叶片光谱的STFT变换所得能量振幅峰值随Cu2+胁迫浓度梯度的增加呈先降低、后升高趋势,且随Cu2浓度的升高不断向短波方向迁移.选取不同浓度梯度的能量振幅峰值波段为特征波段,利用特征波段上随频域变化的能量幅值,建立玉米叶片Cu2+浓度反演的偏最小二乘回归模型,模型R2为0.9863.选取相同培育期的另外2组植株数据为验证数据,进行相同STFT变换,利用建立的偏最小二乘回归模型对两组验证数据进行玉米叶片Cu2+浓度反演,并与验证组实测Cu2+浓度进行相关性分析,Cu2+反演R2分别为0.8806和0.7331(P＜0.01),RMSE分别为1.563、2.619 μg/g.研究表明,光谱的时频分析方法可用于Cu2+胁迫下玉米叶片的快速检测,为农作物的重金属胁迫监测提供了新的思路.

关键词：高光谱、玉米叶片、重金属胁迫、时频分析、铜离子浓度、反演

所属期刊栏目：52

分类号：S127(农业物理学)

资助基金：山东省自然科学基金;国家自然科学基金

在线出版日期：2021-07-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：181-189