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《南京农业大学》 2005年
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基于冠层光谱的冬小麦N、P营养和水稻Pb污染监测研究

任红艳  
【摘要】:氮、磷元素是作物必需的营养元素。氮对于作物的蛋白质等有机物质的合成有着极其重要的作用,这些有机物质构成了叶片的有机部分而很大程度上影响作物群体叶绿素的合成,其含量则是作物长势监测、产量及品质估测的重要参考指标;磷以多种形式参与植物体内各种代谢过程,对作物高产既保持品种的优良特性有明显作用。氮磷肥的使用量很大,但是目前还没有一个简便、快捷、令人满意的田间作物的氮、磷素营养诊断方法来指导科学施肥。小麦是我国大面积种植的粮食作物,在其栽培措施中氮磷肥的施用很重要。在我国农业生产过程中,经验是广大农民施用氮、磷肥主要依据,这种情况往往导致氮、磷肥的不合理施用:氮、磷肥料的不适量施用使得作物所需氦、磷素营养得不到满足而导致作物生长不利而造成作物减产、品质下降;过量施用则会后者会造成作物贪青晚熟、资源浪费和农田环境污染(土壤板结、水体富营养化等)。传统的作物的营养诊断方法(营养失调外观诊断、化学诊断、叶绿素仪(计)营养诊断)对经验的依赖性很强同时具有很大的滞后性;分析工作繁琐且工作量大,同时由于需要采取鲜样分析而对作物植株体有较大伤害;同时受到作物的品种、生育期、生长环境等因素的影响。目前传统的作物营养生长监测方法在大面积的推广中受到很大限制,迫切需要探索新的更科学的方法来快速、方便、准确地获取作物生长情况。 随着人类活动的发展,特别是现代工业的发展,环境污染也日趋严重,造成了一系列公害。在我国,土壤的重金属污染呈日趋严重的趋势。土壤遭受重金属污染后对氮素矿化速率表现出明显的抑制作用,其供氮能力明显下降。严重影响植物体对氮、磷、钾等大量营养元素吸收和再运输效率,导致它们体内物质和代谢的异常。铅使光合系统的一些酶的活性和叶绿素合成受到影响,叶绿素结构遭到破坏,导致光合效率下降;铅通过食物链进入动植物体,最终对人类的健康造成危害,因此从源头上消除重金属污染已是当务之急。同农作物氮磷营养监测一样,对于重金属铅污染也缺乏一个快速、简便、效果令人满意的诊断、监测方法。 植物的反射光谱曲线具有显著的特性。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患有缺素症或者遭受其他环境胁迫的植物,其反射光谱曲线的形态和特征不同。随着遥感技术在农业中应用的深化,人们开始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,而作物的生理特征有相应反映了其长势情况。所以,光谱特征的差异可以监测作物的生长状况。
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