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《南京农业大学》 2004年
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土壤水分与水稻氮素状况光谱特征研究

吕雄杰  
【摘要】:土壤含水量在研究区域土壤湿度和灌溉管理、农业生态区划和评价作物生长潜力、模拟因受气候变化影响的全球土地覆盖变化方面有重要作用,是指示土壤墒情、确定农业生产春耕时间、补偿灌溉管理和评价产量高低的重要参数。通过传统的实验方法获得土壤含水量数据,不仅费用高、耗时多,而且往往因为研究尺度大,土壤在空间上高度变异而不可行。 本文采用野外自然条件下土壤光谱测定试验,找出了诊断土壤水分状况的敏感波段为760-1220nm,建立这些敏感波段上土壤光谱反射率与水分含量之间的模式方程。构建土壤水分含量经验估算模型是一种较好的方法,简单可行。这对于区域土壤水分状况进行定量评价、区域土壤耐旱性评价、指导农业灌溉,有着重要的意义。由于地面光谱测定与高空卫星遥感有着良好的可比性,有可能将地面光谱测定试验建立的土壤水分含量经验估算模型向高空卫星遥感反演。本文讨论了由地面光谱测量来推算土壤含水量向由卫星遥感影像反演土壤含水量过渡的可能性,进而对采用TM遥感影像对黄棕壤分布区土壤水分状况实施遥感监测的可行性做了一些探讨。 水稻是我国主要的粮食作物,对于中国的粮食安全至关重要,可是到目前对水稻氮素营养还没有一个简便、快速、令人满意的田间诊断方法来指导科学施肥。化学分析是测试水稻营养元素的主要方法,但存在费时、繁琐和破坏植株等缺点,特别是在田间实施营养诊断时,化学分析法难以及时用于指导施肥;田间速测的速度虽快,但精度不高。 植物的反射光谱曲线具有显著的特征。不同的植物以及同一种植物的不同生长发育阶段,正常生长的植物和由于受病虫害的侵扰或患有缺素症的植物,其反射光谱曲线的形态和特征不同,此外,由于灌溉和施肥等条件不同也会引起植物反射光谱曲线的变化。随着遥感技术在农业中应用的深化,人们已经深刻认识到作物的光谱特性是由于作物的生理特征决定了它对光的吸收、透射、反射,而作物的生理特征又相应反映了它的长势情况,因此,可以根据光谱特征差异监测作物的生长状况。植物光谱分析时间短,不需要化学药品,还具有操作简单、自动化程度高等优点。 本文通过不同施氮水平处理的水稻小区试验,研究水稻冠层光谱特征,找出诊断了水稻氮素水平的冠层敏感波段为560-610nm和710-760nm,建立冠层光谱、植被指数与农学参数(LAI、叶绿素含量CHL.C、叶绿素密度CHL.D)之间的模式方程,构建LAI、叶绿素含量CHL.C、叶绿素密度CHL.D经验估算模型。 本文利用Visual Basic对软硬件系统进行有机集成,一方面利用高光谱仪实时 采集土壤、水稻冠层光谱反射率,GPS能为采集到的光谱数据提供高精度的空间定位 信.息,进入光语数据库,实现光谱数据采集、定位和存储一体化;另一方面结合不同 含水量土壤水分及不同施氮水平水稻氮素光谱特征研究所建立的相关模型,对采集的 光谱数据进行分析处理,可以反演出土壤含水量、水稻叶面积指数、叶绿素含量、叶 绿素密度等参数,为提出合理的灌溉、施肥方案提供科学依据.
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:S152.7

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 石媛媛;基于数字图像的水稻氮磷钾营养诊断与建模研究[D];浙江大学;2011年
2 李志伟;基于3S技术的农田信息采集系统的研究与开发[D];南京农业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 李春蕾;新疆北疆裸土土壤有机质与机械组成遥感反演研究[D];新疆师范大学;2011年
2 任红艳;基于冠层光谱的冬小麦N、P营养和水稻Pb污染监测研究[D];南京农业大学;2005年
3 杨萍;基于实验室高光谱反射数据的土壤成分含量估算研究[D];南京农业大学;2007年
4 张璇;柑桔水分丰缺的光谱和茎流响应模型研究[D];西南大学;2009年
5 韩超;基于叶片光谱估测水稻叶绿素含量研究[D];青岛科技大学;2010年
6 李瑞平;泰安市农田土壤重金属的空间分布及光谱特征研究[D];山东农业大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李建龙,刘培君,朱明;利用遥感技术动态监测大面积农田土壤水分研究[J];安全与环境学报;2003年03期
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4 王珂,沈掌泉,王人潮;植物营养胁迫与光谱特性[J];国土资源遥感;1999年01期
5 王珂,沈掌泉,王人潮;不同钾营养水平的水稻冠层和叶片光谱特征研究初报[J];科技通报;1997年04期
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7 张金恒,王珂,王人潮;高光谱评价植被叶绿素含量的研究进展[J];上海交通大学学报(农业科学版);2003年01期
8 李俊华,董志新,朱继正;氮素营养诊断方法的应用现状及展望[J];石河子大学学报(自然科学版);2003年01期
9 杨吉龙,李家存,杨德明;高光谱分辨率遥感在植被监测中的应用综述[J];世界地质;2001年03期
10 赵镛洛,鄂文顺,肖免;日本水稻氮素营养诊断简介[J];世界农业;1992年11期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 江丽华,刘兆辉,张文君,张玉兰,郑东峰,杨立军,陈永智;高钾土壤冬小麦、夏玉米钾肥适宜用量研究[J];山东农业科学;2004年02期
2 冯波;王法宏;刘延忠;金桂芳;;氮肥运筹对小麦氮素利用效率及产量影响的研究进展[J];山东农业科学;2006年06期
3 隋学艳;朱振林;朱传宝;杨丽萍;姚慧敏;郭洪海;;基于MODIS数据的山东省小麦株高遥感估算研究[J];山东农业科学;2009年02期
4 张晓艳;王丽丽;封文杰;刘淑云;王风云;张秀兰;朱建华;;花生红边特征及其叶面积指数的高光谱估算模型[J];山东农业科学;2010年03期
5 曾建华;谢良商;;植物营养诊断在热带作物上的应用现状与前景[J];安徽农学通报;2008年09期
6 陈军;王洪仁;;基于高光谱红边参数的棉花冠层覆盖度提取研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年09期
7 李扬;;国内外土地利用变化研究概述[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年09期
8 刘占宇;周湾;张莉丽;;入侵植物加拿大一枝黄花的高光谱特性研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年07期
9 石晓燕,张建平;农作物可见光遥感的一种新方法[J];安徽农业科学;2005年06期
10 徐效军;张鹰;;土壤含水率与光谱反射率的灰色关联分析[J];安徽农业科学;2006年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 汪震;洪津;张冬英;罗军;;液晶可调谐滤光片在遥感探测中的应用研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
2 汪沛;罗锡文;周志艳;臧英;;甘蔗缺水诊断指标研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 张瑶;郑立华;邓小蕾;李民赞;;基于光谱学原理的苹果树叶片全氮含量预测建模[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 李喆;谭德宝;崔远来;张穗;;基于PDI的湖北漳河灌区土壤水分遥感监测[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
5 王静;郭铌;王振国;李小媛;;甘南草地地上部生物量遥感监测模型[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
6 马智宏;王秋平;朱大洲;黄文江;王北洪;周全;;自主研发的成像光谱仪应用及建模初探[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
7 龚绍琦;王鑫;沈润平;刘振波;李云梅;;滨海盐土重金属高光谱遥感研究[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
8 燕志明;;“3S”的现状与发展展望内蒙古科技大学高等职业技术学院[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
9 熊显名;王冰冰;滕惠忠;;基于IDL的高光谱数据可视化分析[A];第二十一届海洋测绘综合性学术研讨会论文集[C];2009年
10 李映雪;朱艳;田永超;姚霞;曹卫星;;小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系[A];全国小麦栽培科学学术研讨会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈祯;基于近红外光谱分析的土壤水分信息的提取与处理[D];华中科技大学;2010年
2 罗新宁;基于SPAD的棉花氮素营养诊断及氮营养特性研究[D];新疆农业大学;2010年
3 王宏;毛竹林生态型模式施肥应用研究[D];北京林业大学;2011年
4 郑光辉;江苏部分地区土壤属性高光谱定量估算研究[D];南京大学;2011年
5 姚伏天;基于高斯过程的高光谱图像分类研究[D];浙江大学;2011年
6 石媛媛;基于数字图像的水稻氮磷钾营养诊断与建模研究[D];浙江大学;2011年
7 杨国鹏;基于机器学习方法的高光谱影像分类研究[D];解放军信息工程大学;2010年
8 陈兵;基于多平台棉花黄萎病的遥感监测研究[D];石河子大学;2010年
9 邵咏妮;水稻生长生理特征信息快速无损获取技术的研究[D];浙江大学;2010年
10 邱桔;城市生态风险评价研究[D];中南林业科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈晓安;黄土丘陵沟壑区坡面土壤侵蚀规律与坡面侵蚀经验模型的研究[D];华中农业大学;2010年
2 李硕;基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究[D];华中农业大学;2010年
3 彭俊杰;棉花不同施氮水平效应研究[D];华中农业大学;2010年
4 胡红;矿区植物胁迫作用与遥感信息提取[D];山东科技大学;2010年
5 邢著荣;基于辐射传输模型和CHRIS数据反演春小麦LAI[D];山东科技大学;2010年
6 武文红;基于BP神经网络的半湿润平原井灌区土壤墒情预报研究[D];山东农业大学;2010年
7 雷彤;基于高光谱的苹果花期果期光谱特征分析及其果量估测[D];山东农业大学;2010年
8 秦元伟;基于3S的小尺度农业资源信息提取技术研究[D];山东农业大学;2010年
9 宋晓玥;基于TDPCA与SPIHT的高光谱压缩和降维算法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 邓禄群;高光谱图像类别信息相关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谷卫刚;刘世琦;潘刚;;干旱胁迫对南欧蒜生理生化指标的影响[J];山东农业科学;2007年01期
2 崔俊芳;张振华;谢恒星;张晓杰;;苹果树干液流与气象因子关系的定量分析[J];山东农业科学;2008年01期
3 刘木华;林怀蔚;程仁发;;油桃硬度品质的光谱图像检测技术研究[J];安徽农学通报;2007年04期
4 孔宪辉;韩焕勇;宁新柱;余渝;;不同水分处理对棉花叶片叶绿素含量、光合速率及产量的影响研究[J];现代农业科技;2008年05期
5 刘庆;王静;史衍玺;张建国;张衍毓;;基于GIS的农田土壤重金属空间分布研究[J];安全与环境学报;2007年02期
6 段仁燕;张菲;;草莓叶片不同部位叶绿素荧光特性的研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2009年04期
7 司建华,冯起,张小由;热脉冲技术在确定胡杨幼树干液流中的应用[J];冰川冻土;2004年04期
8 詹舒波,张其善;GPS/电子地图的坐标转换算法和实现[J];北京航空航天大学学报;1996年05期
9 马履一,王华田;油松边材液流时空变化及其影响因子研究[J];北京林业大学学报;2002年03期
10 李震,施建成;高光谱遥感积雪制图算法及验证[J];测绘学报;2001年01期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 刘伟东;高光谱遥感土壤信息提取与挖掘研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
2 张兵;时空信息辅助下的高光谱数据挖掘[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
3 周清;土壤有机质含量高光谱预测模型及其差异性研究[D];浙江大学;2004年
4 何挺;土地质量高光谱遥感监测方法研究[D];武汉大学;2003年
5 周萍;高光谱土壤成分信息的量化反演[D];中国地质大学(北京);2006年
6 黄志开;彩色图像特征提取与植物分类研究[D];中国科学技术大学;2006年
7 霍艾迪;基于MODIS数据的沙漠化遥感监测技术研究[D];西北农林科技大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴富宁;图象处理技术在冬小麦氮营养诊断中的应用[D];中国农业大学;2004年
2 马瑞升;微型无人机航空遥感系统及其影像几何纠正研究[D];南京农业大学;2004年
3 曹昊;BP神经网络在城镇基准地价评估中的应用及其成果网络发布研究[D];浙江大学;2005年
4 黄娟琴;杭州市区湿地资源遥感调查与监测研究[D];浙江大学;2005年
5 乔欣;基于高光谱遥感技术的作物营养诊断初步研究[D];吉林大学;2005年
6 谢伯承;基于高光谱遥感不同发生层土壤的光谱信息的提取研究[D];西北农林科技大学;2004年
7 房一鸣;用分类树算法进行上市公司评级的实证研究[D];对外经济贸易大学;2006年
8 罗鹏;基于3S技术的兰溪市低丘红壤资源调查及开发利用潜力评价[D];浙江大学;2006年
9 王娟;应用图像分析技术进行棉花氮素营养诊断的研究[D];石河子大学;2006年
10 李井会;不同氮肥运筹下马铃薯氮素利用特性及营养诊断的研究[D];吉林农业大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 孙玉文;沈明霞;;精准农业及“3S”技术概述[J];甘肃农业科技;2008年12期
2 李志伟;潘剑君;张佳宝;;基于GPS和SMS技术的土壤养分水分速测系统的研究[J];农业工程学报;2008年02期
3 李志伟;杜慧玲;;土壤养分速测与常规分析反演模型的研究[J];山西农业科学;2007年12期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 庄卫东;东北黑土漫岗区大豆变量施肥播种技术研究[D];黑龙江八一农垦大学;2011年
2 任红艳;宝山矿区农田土壤—水稻系统重金属污染的遥感监测[D];南京农业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李硕;基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究[D];华中农业大学;2010年
2 蒋帆;基于高光谱和图像技术的龙井茶叶品质检测方法研究[D];浙江工业大学;2010年
3 李春蕾;新疆北疆裸土土壤有机质与机械组成遥感反演研究[D];新疆师范大学;2011年
4 安艳艳;无公害农产品生产数据采集系统的设计与实现[D];天津大学;2012年
5 郭曼;不同营养水平农作物光谱特性研究[D];西北农林科技大学;2006年
6 尤金凤;土壤粘土矿物含量短波红外高光谱定量反演[D];吉林大学;2010年
7 乔璐;哈尔滨城区土壤高光谱特性与TM遥感的定量反演[D];东北林业大学;2010年
8 乔振民;农作物叶绿素含量高光谱遥感估算[D];吉林大学;2012年
9 刘津怿;基于Hyperion数据的农田土壤有机质含量提取方法[D];吉林大学;2012年
10 张美琴;基于成像光谱技术土壤反射特性及剖面有机质分布估计[D];华中农业大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张佳华,符淙斌;生物量估测模型中遥感信息与植被光合参数的关系研究[J];测绘学报;1999年02期
2 李截然;李文雄;曾寒冰;程岩;;氮肥施用期对春小麦氮素利用和蛋白质产量的效应[J];东北农学院学报;1991年03期
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10 聂磊,李淑仪,廖新荣,刘鸿先;沙田柚叶绿素荧光特性及其与叶片矿质元素含量的关系[J];果树科学;1999年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘伟东;高光谱遥感土壤信息提取与挖掘研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
【相似文献】
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1 董明辉,桑大志,王朋,唐成,杨建昌;水稻穗上不同部位籽粒碾米品质的差异[J];中国农业科学;2005年10期
2 董明辉;桑大志;王朋;张文杰;杨建昌;;水稻穗上不同部位籽粒垩白性状的差异[J];作物学报;2006年01期
3 田永超,朱艳,曹卫星;水稻不同叶位层物理结构与冠层反射光谱的定量研究[J];中国水稻科学;2005年02期
4 王广元;水稻新施肥技术研究[J];山西农业科学;1997年01期
5 沈波,俞炳杲;氮素对水稻叶片衰老的调节作用[J];南京农业大学学报;1989年02期
6 杨京平,博尼菲斯,姜宁,陈杰;稻田施氮水平对两种水稻热值变化特征影响[J];生态学报;2002年02期
7 谢国清;鲁韦坤;李蒙;周伟民;余凌翔;李发荣;;基于光谱特征和HSV变换融合MODIS影像的滇池叶绿素a浓度监测[J];生态学杂志;2010年06期
8 全明道,全炳武,许广波;稻田土壤氮素的矿化对水稻产量的影响[J];延边大学农学学报;1996年04期
9 石英,沈其荣,冉炜;半腐解秸秆覆盖下旱作水稻对~(15)N的吸收和分配[J];中国水稻科学;2002年03期
10 何挺;王静;林宗坚;程烨;;土壤有机质光谱特征研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2006年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 柳刚;李俊岳;李桓;;MIG焊电弧光谱的动态特征[A];第九次全国焊接会议论文集(第2册)[C];1999年
2 李伟;张永谦;戴荣继;禹玉洪;邓玉林;;HPLC-DAD测定一种新型降糖中药有效部位的化学成分[A];第十五次全国色谱学术报告会文集(下册)[C];2005年
3 籍秀梅;董登峰;彭新湘;;氮素对水稻草酸积累及光合、呼吸的影响[A];中国植物生理学会全国学术年会暨成立40周年庆祝大会学术论文摘要汇编[C];2003年
4 周忠发;闫利会;喻琴;李波;;喀斯特石漠化光谱特征与通感解译关系探讨——以贵州省毕节市鸭池示范区为例[A];现代地理科学与贵州社会经济[C];2009年
5 闫利会;周忠发;喻琴;;基于神经网络和通感光谱特征的石漠化分类方法——以贵州省毕节市鸭池石桥小流域为例[A];现代地理科学与贵州社会经济[C];2009年
6 袁琳;张利权;;大型沉水植物的光谱特征识别[A];第九届全国河口海岸学术研讨会论文(摘要)集[C];2006年
7 孙涵;孙照渤;李亚春;;雾的NOAA卫星光谱分析[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“地球气候和环境系统的探测与研究”分会论文集[C];2003年
8 龙娟;郭逍宇;宫兆宁;赵文吉;李跃;;基于光谱特征的湿地水生植被信息提取研究[A];中国地理学会百年庆典学术论文摘要集[C];2009年
9 周宁;尹球;张凤丽;朱迅;;服装面料光谱特征初探[A];成像光谱技术与应用研讨会论文集[C];2002年
10 邓烈;何绍兰;易时来;谢让金;郑永强;张璇;王亮;;三峡库区秋季柑橘园主要地物叶片的光谱特征研究[A];第十五届全国分子光谱学术报告会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 罗昌爱;海南种水稻更保险了[N];人民日报;2008年
2 王兰;吉林水稻市场价格走势比较稳定[N];粮油市场报;2004年
3 本报驻联合国记者 严恒元;全球水稻生产浮现“赤字”危机[N];经济日报;2004年
4 记者 范建;我国率先克隆出水稻功能基因[N];科技日报;2003年
5 本报记者 宋逊风;德农效应引起业界关注[N];农民日报;2003年
6 毛国强;水稻温室育秧技术[N];楚雄日报(汉);2007年
7 通讯员 苏丽菊;巍山强化水稻重大病虫害防治措施[N];大理日报(汉);2007年
8 胡春龙;亩均增效30至50元[N];金华日报;2007年
9 何晔 首席记者 王森;我市召开水稻机械插秧演示会[N];盘锦日报;2006年
10 邹渠;小春粮食:可望实现连续4年增产 大春水稻:仍有500万亩等水栽插[N];四川日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郎有忠;水稻高产株型有关重要性状的产量生理研究[D];扬州大学;2004年
2 祁碧菽;水稻Ca~(2+)/H~+反向转运体OsCAX3的功能、表达特性及调控序列研究[D];中国农业大学;2005年
3 刘洪家;水稻不定根发生基因ARL1的克隆与功能分析[D];浙江大学;2005年
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5 姚凤梅;气候变化对我国粮食产量的影响评价[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2005年
6 李永夫;水稻适应低磷胁迫的营养生理机理研究[D];浙江大学;2006年
7 刘红艳;水稻水孔蛋白与钾通道协同调控及参与种子萌发[D];中国科学院研究生院(上海生命科学研究院);2006年
8 刘学群;水稻红莲型细胞质雄性不育候选基因的筛选与恢复基因的精细定位[D];武汉大学;2004年
9 陈学峰;水稻杂种与亲本之间差异表达基因的分离克隆及表达研究[D];武汉大学;2004年
10 段远霖;三个水稻生殖发育突变体的形态学观察、遗传分析及有关基因的分子标记定位研究[D];福建农林大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕雄杰;土壤水分与水稻氮素状况光谱特征研究[D];南京农业大学;2004年
2 任正龙;水稻氮素的动态模拟与管理决策[D];扬州大学;2004年
3 刘胜环;基蘖氮肥用量对水稻群体质量影响及氮肥高效利用机理研究[D];南京农业大学;2003年
4 李福山;酞菁掺杂SiO_2凝胶玻璃的光谱特征及非线性光限幅性能研究[D];福州大学;2002年
5 杨靖民;不同基因型水稻对施用氮肥的响应及氮效率研究[D];吉林农业大学;2004年
6 张克军;遥感图像特征提取方法研究[D];西北工业大学;2007年
7 吉志军;稻米品质形成对氮素穗肥的响应及生理机制[D];南京农业大学;2004年
8 雷彤;基于高光谱的苹果花期果期光谱特征分析及其果量估测[D];山东农业大学;2010年
9 徐涌;水稻水氮耦合生理效应分析[D];浙江大学;2004年
10 杨国防;岩芯光谱测量与蚀变矿物信息提取[D];东华理工大学;2012年
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