水稻上部叶片叶绿素含量的高光谱估算模型

水稻上部叶片叶绿素含量的高光谱估算模型

杨杰，田永超，姚霞，曹卫星，张玉森，朱艳*

【摘要】摘要:叶片叶绿素 (Chl) 状况是评价植株光合效率和营养胁迫的重要指标，实时无损监测Chl状况对作物生长诊断及氮素管理具有重要意义。以不同生态点、不同年份、不同施氮水平、不同类型水稻品种的4个田间试验为基础，于主要生育期同步测定了水稻主茎顶部4张叶片的高光谱反射率及Chl含量，并计算了350～2500 nm范围内任意两波段组合而成的比值(SR[λ1,λ2])和归一化(ND[λ1,λ2])光谱指数以及已报道的对Chl敏感的光谱指数，进一步系统分析了叶片Chl含量与上述光谱指数之间的定量关系。结果表明，红边波段的比值和归一化光谱指数可以较好地预测水稻上部4叶的Chl含量(R2>0.9)，但对于不同Chl指标其最佳组合波段有所差异。估算叶绿素a (Chla)、叶绿素总量(Chla+b)和叶绿素b (Chlb)的最佳比值光谱指数分别为SR(724,709)、SR(728,709)和SR(749,745)，方程拟合决定系数R2分别是0.947、0.946、0.905；最佳归一化光谱指数分别为ND(780,709)、ND(780,712)和ND(749,745)，R2分别是0.944、0.943、0.905。引入445 nm波段反射率对上述光谱指数进行修正，可以降低叶片表面反射差异的影响，提高模型的应用范围。利用不同年份独立的试验资料对所建模型进行了检验，结果表明，修正型比值光谱指数mSR(724,709)、mSR(728,709) 和mSR(749,745)，以及修正型归一化光谱指数mND(780,709)、mND(780,712) 和mND(749,745) 预测Chla、Chla+b 和Chlb 的效果更好，其测试的RMSE分别为0.169、0.192、0.052、0.159、0.176、0.052，RE分别为8.18%、7.74%、13.01%、8.26%、7.59%、12.96%，均较修正前降低，说明修正后的光谱指数普适性更