基于查找表法和优化光谱指数的马铃薯叶绿素反演

摘要：

叶绿素是光合作用中最重要的指示色素,使植物能够通过将光能转化为化学能来为生物圈提供动力.由于叶绿素含量与植物的胁迫和衰老直接相关,叶片叶绿素含量的实时监测对于实时掌握作物的生长状况具有重要意义,可以有效促进精准农业的发展.研究通过PROSAIL模型模拟建立查找表并优化不同类型的光谱指数,在大田试验的基础上校验基于查找表和优化光谱指数对马铃薯叶绿素含量的估测能力,探究马铃薯叶绿素含量高光谱遥感测定方法.2017～2018年在内蒙古自治区马铃薯主产区进行不同氮梯度马铃薯田间试验,在马铃薯关键生育时期进行冠层光谱参数和SPAD值的采集,利用PROSAIL模型建立数据库,在此基础上,建立查找表对马铃薯关键生育时期的叶绿素含量进行估测,同时对6类光谱指数进行波段优化,寻找与马铃薯叶绿素含量相关性最佳的优化光谱指数,建立马铃薯叶绿素含量的估测模型.查找表法预测的叶绿素含量与马铃薯实测叶绿素含量没有线性关系,无法进行马铃薯叶绿素含量的估测.利用PROSAIL模型模拟的光谱数据库对6类光谱指数进行波段优化,叶绿素含量的敏感区域主要集中在绿光、红光和红边,波段优化算法确定的最佳光谱指数PSRI和EPI的中心波段分别位于594、572 nm和702、676 nm.田间的验证结果表明,生育时期对优化光谱指数PSRI和EPI估测精度具有显著影响.在苗期优化光谱指数与马铃薯叶绿素含量相关性较差,块茎形成期后优化光谱指数EPI和PSRI与叶绿素含量的相关性较好,优化光谱指数PSRI和EPI与马铃薯全生育时期叶绿素含量的决定系数(R2)分别为0.61、0.52.应用2种光谱指数对马铃薯冠层覆盖后叶绿素含量具有较好的估测能力,为光谱指数估测马铃薯叶绿素含量的普适性提供了理论支持.

关键词：PROSAIL、查找表法、光谱指数、马铃薯、叶绿素含量

所属期刊栏目：36

分类号：S532(薯类作物)

资助基金：国家自然科学基金;内蒙古自治区科技计划项目

在线出版日期：2023-02-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：495-507