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《南京农业大学》 2005年
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基于冠层反射光谱的小麦氮素营养与籽粒品质监测

李映雪  
【摘要】:遥感技术在农业上的广泛运用为作物生长特征、氮素营养状况、籽粒产量和品质的实时监测与预报提供了方便快捷的方法,对于信息农业的发展具有重要的理论和实践意义。本研究综合运用作物冠层反射光谱探测技术及小麦农学参数和理化指标测试技术,分析了不同条件下小麦冠层多光谱和高光谱反射特征及其与小麦生长特征、氮素营养和籽粒品质性状的关系,明确了小麦叶面积指数、生物量、氮素状况及籽粒品质指标的敏感光谱特征参量及定量反演模型,并探明小麦植株氮素状况及氮素转运规律与籽粒蛋白质指标的定量关系,建立了基于植株氮素营养光谱监测的小麦籽粒蛋白质预测途径,从而为作物生长的无损监测和精确诊断提供了技术基础。 本研究首次综合运用多光谱和高光谱辐射仪,比较了不同氮素水平、不同生育时期和不同品种条件下两种仪器获得的小麦冠层光谱反射率的变化模式。结果表明,高光谱遥感比多光谱遥感更适合农作物水分的监测。随着施氮水平的提高,冠层反射光谱在近红外反射平台(750-1300nm)的反射率呈上升趋势,而可见光部分反射率则下降。小麦从拔节开始,冠层反射光谱在可见光波段先降低然后升高,以孕穗期反射率最低,而近红外区反射率则表现相反趋势,以开花期为分界先上升然后下降,直到成熟前降为最低。相同氮素水平下不同品种小麦冠层反射光谱的反射率值有所变化,且近红外部分差异较明显。这些研究结果为进一步利用冠层反射光谱监测小麦生长状况、氮素营养状况及籽粒品质提供了理论基础。 在分析不同氮素水平下小麦叶面积指数和干物重随生育期变化模式的基础上,讨论了LAI和叶茎干重与冠层多光谱和高光谱反射率及光谱参数的相关关系,提出了小麦LAI和叶茎干重的敏感光谱参数及预测方程。多光谱植被指数RVI(810,510)和DVI(810,560)可以较为准确地反演LAI;高光谱植被指数RVI[A(760-850),A(350-400)]、RVI(810,510)、PVI以及红边参数(位置和斜率)和高光谱特征参数P_Area1100与LAI都存在极显著相关关系。多光谱植被指数RVI(1100,560)和RVI(870,560)以及高光谱植被指数A(760-850)/550和A(760-850)/700均可采用线性方程较为准确地反演小麦叶片干重,且不受氮素水平和生育时期的影响。多光谱差值植被指数DVI(560,460)和高光谱归一化植被指数NDVI(857,1210)可以反演茎干重,但其监测的精度低于叶片干重。此外,红边斜率和垂直植被指数PVI可以同时预测LAI和叶茎干重。 利用两种不同来源的冠层光谱反射率及演变的多种光谱参数,研究了小麦氮素状态与冠层反射光谱特征的定量关系,建立了小麦植株氮素状况的敏感光谱参数及预测方程。冠层多光谱指数NDVI(1220,710)和红边位置均可以预测不同类型小麦叶片氮含量,且具有较高的准确性。单位土地面积上叶片氮素积累量与宽波段的冠层反射光
【学位授予单位】:南京农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:S512.1

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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3 张学治;基于冠层反射光谱的夏玉米氮素营养与生长监测研究[D];南京农业大学;2011年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 田永超;基于冠层反射光谱的水稻水分及稻麦生长监测[D];南京农业大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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6 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
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 姚凤娟;施氮和花后灌溉对强筋小麦籽粒产量和品质的调控效应[D];山东农业大学;2009年
2 屈会娟;砂姜黑土区小麦玉米轮作秸秆全量还田对冬小麦的生理生态效应[D];安徽农业大学;2010年
3 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
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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
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10 黄远程;高光谱影像混合像元分解的若干关键技术研究[D];武汉大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 柴彦君;鄂北岗地不同品种冬小麦氮效率差异性的研究[D];华中农业大学;2010年
2 彭俊杰;棉花不同施氮水平效应研究[D];华中农业大学;2010年
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7 王广昌;施氮量对小麦氮素代谢及籽粒谷蛋白大聚合体粒度分布的调节效应[D];山东农业大学;2010年
8 李雪飞;控释肥对紫叶稠李叶片营养、色素及光谱反射的影响[D];山东农业大学;2010年
9 刘燕;黄瓜嫁接苗对NO_3~-胁迫的生理响应[D];山东农业大学;2010年
10 侯欣;不同光照条件下NO_3~-胁迫对黄瓜幼苗生理生化特性的影响[D];山东农业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐恒永,赵振东,刘爱峰,刘建军,张存良,毕德锋,杭新杰,张怀友;氮肥对优质专用小麦产量和品质的影响Ⅱ氮肥对小麦品质的影响[J];山东农业科学;2001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
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5 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
6 王敏,张从宇,姚维传,王晓飞;不同生育期干旱胁迫对小麦产量的影响[J];安徽农业科学;2001年05期
7 杨惠成,黄仲青,蒋之埙,王相文;2003年安徽早中稻花期热害及防御技术[J];安徽农业科学;2004年01期
8 彭诚;丁莉;;温度对堇叶碎米荠生理特性的影响[J];安徽农业科学;2006年12期
9 郭劲松;徐福利;王振;;应用叶绿素仪诊断大青菜氮素营养状况的研究[J];安徽农业科学;2007年21期
10 杨太明;陈金华;;江淮之间夏季高温热害对水稻生长的影响[J];安徽农业科学;2007年27期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谢晓金;高温胁迫下水稻生理生化特性及高光谱估测研究[D];南京信息工程大学;2011年
2 曹静;精确农作管理模型与决策支持系统的研究[D];南京农业大学;2008年
3 鞠昌华;利用地—空高光谱遥感监测小麦氮素状况与生长特征[D];南京农业大学;2008年
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5 韩有志;林分空间异质性与水曲柳的更新格局和过程[D];东北林业大学;2002年
6 李庆波;近红外光谱分析中若干关键技术的研究[D];天津大学;2003年
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8 沈建辉;氮肥运筹对专用小麦氮素营养和籽粒品质形成的影响[D];南京农业大学;2003年
9 唐延林;水稻高光谱特征及其生物理化参数模拟与估测模型研究[D];浙江大学;2004年
10 颜春燕;遥感提取植被生化组分信息方法与模型研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李雪飞;控释肥对紫叶稠李叶片营养、色素及光谱反射的影响[D];山东农业大学;2010年
2 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
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9 李刚华;水稻穗肥叶色诊断机理及施用技术研究[D];南京农业大学;2005年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 方明灿;庄恒扬;高辉;;基于作物冠层数字图像的氮素营养及生长指标监测研究进展[J];安徽农学通报(上半月刊);2012年09期
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5 田婷;孙成明;刘涛;郭斗斗;王力坚;陈瑛瑛;;高光谱遥感技术及其在草地及植被中的应用[J];安徽农业科学;2013年07期
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7 李修华;张锋;李民赞;赵瑞娇;李树强;;四波段作物冠层分析仪设计[J];农业机械学报;2011年11期
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10 胡昊;白由路;杨俐苹;卢艳丽;王磊;王贺;孔庆波;;不同氮营养冬小麦冠层光谱红边特征分析[J];植物营养与肥料学报;2009年06期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱航;基于多源遥感信息融合的作物营养状况监测与喷洒控制系统的研究[D];吉林大学;2011年
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3 邵瑞鑫;长期施氮对小麦光合特性及土壤呼吸的调控机制[D];中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心);2011年
4 鞠昌华;利用地—空高光谱遥感监测小麦氮素状况与生长特征[D];南京农业大学;2008年
5 胡昊;基于可见光—近红外光谱的冬小麦氮素营养诊断与生长监测[D];中国农业科学院;2009年
6 王平;农作物重金属污染胁迫遥感弱信息增强与计算[D];东北师范大学;2010年
7 姚付启;冬小麦高光谱特征及其生理生态参数估算模型研究[D];西北农林科技大学;2012年
8 田永超;基于高光谱遥感的水稻氮素营养参数监测研究[D];南京农业大学;2008年
9 王来刚;基于多源遥感信息融合的小麦生长监测研究[D];南京农业大学;2012年
10 张雷;盐分对“棉花—土壤”系统水盐变化的影响及监测研究[D];南京农业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王晓亮;丁香光谱测定方法及相关因子估算模型的研究[D];内蒙古农业大学;2011年
2 唐强;基于时空序列的小麦冠层氮素营养诊断及长势参数监测研究[D];石河子大学;2010年
3 张学治;基于冠层反射光谱的夏玉米氮素营养与生长监测研究[D];南京农业大学;2011年
4 黄彦;基于遥感信息与模型耦合的小麦生长监测预测技术研究[D];南京农业大学;2010年
5 朱洪芬;基于遥感的作物生长监测与诊断系统研究[D];南京农业大学;2008年
6 郭璟;毛竹幼苗干旱胁迫生理响应机制研究[D];浙江林学院;2009年
7 唐明星;基于高光谱遥感的盐土棉田棉花叶片含水量和土壤电导率监测研究[D];南京农业大学;2009年
8 庄森;基于光谱的小麦氮素营养监测与追肥调控研究[D];南京农业大学;2009年
9 李薇薇;高光谱数据库的地物特征反演研究[D];华中师范大学;2012年
10 张清林;林木叶片生化组分含量高光谱遥感估算模型研究[D];福建师范大学;2012年
【二级参考文献】
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3 王增裕;王健;卢少源;李宗智;;冬小麦品种氮素及干物质积累分配研究[J];河北农业大学学报;1989年02期
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【相似文献】
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4 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
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6 范雪梅;姜东;戴廷波;荆奇;曹卫星;;花后干旱和渍水对不同品质类型小麦籽粒品质形成的影响[A];’2003中国作物学会学术年会文集[C];2003年
7 王磊;白由路;卢艳丽;王贺;杨俐苹;;基于光谱分析的玉米氮素营养诊断[A];中国植物营养与肥料学会2010年学术年会论文集[C];2010年
8 吕金印;高俊凤;山仑;;水分亏缺对小麦籽粒蛋白质含量的影响[A];全国植物光合作用、光生物学及其相关的分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2001年
9 曹卫星;姜东;戴廷波;荆奇;;优质弱筋专用小麦籽粒品质形成的生理生态机制与调优栽培技术[A];中国粮食安全战略——第九十次中国科协青年科学家论坛文集[C];2004年
10 李就好;;甘蔗冠层反射光谱与叶片水势的反演[A];中国农业工程学会2011年学术年会(CSAE 2011)论文摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈贵善;小麦施肥特点与中后期锈病防治[N];云南科技报;2006年
2 汪明英 洪维晖;荆门小麦“三增两减”好于上年[N];粮油市场报;2007年
3 王小琦;了解你种的麦子[N];农民日报;2008年
4 记者 郝明雷 通讯员 宋杰;“三夏”麦收工作顺利结束[N];济宁日报;2006年
5 本版编辑 苏良文 张泰霖 南良人 罗玉良 高进超;江苏:托市麦比例增至全社会收购量的72.9%[N];粮油市场报;2007年
6 杨万国;李振声:中国人可以养活自己[N];人民代表报;2007年
7 本报记者 王拉田;风雨致二十万亩小麦倒伏[N];宝鸡日报;2010年
8 黎惠能;尿素施用要科学 两要一可三不宜[N];中华合作时报;2003年
9 河北省农业厅植保总站 刘光涛 王瑞清;小麦返青至成熟期肥水管理技术[N];河北农民报;2007年
10 成叶;生产绿色食品常用微肥[N];中华合作时报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李映雪;基于冠层反射光谱的小麦氮素营养与籽粒品质监测[D];南京农业大学;2005年
2 杨习文;小麦磷锌关系及外源施锌对小麦籽粒锌营养品质的影响[D];西北农林科技大学;2011年
3 沈建辉;氮肥运筹对专用小麦氮素营养和籽粒品质形成的影响[D];南京农业大学;2003年
4 冯煦;小麦籽粒种皮色素成分的形成机制及种皮化学成分的解析[D];南京农业大学;2006年
5 谢祝捷;土壤水分胁迫对小麦籽粒品质形成的影响及激素调控研究[D];南京农业大学;2003年
6 兰涛;小麦籽粒品质形成的基因型与生态效应研究[D];南京农业大学;2005年
7 关二旗;区域小麦籽粒质量及加工利用研究[D];中国农业科学院;2011年
8 王来刚;基于多源遥感信息融合的小麦生长监测研究[D];南京农业大学;2012年
9 周冬琴;基于冠层反射光谱的水稻氮素营养与籽粒品质监测[D];南京农业大学;2007年
10 黄芬;基于GIS与模型的小麦籽粒品质生态区划研究[D];南京农业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴华兵;基于反射光谱的棉花氮素营养与生长监测研究[D];南京农业大学;2006年
2 何克勤;小麦品种多酚氧化酶活性的变异及低PPO活性种质资源的筛选[D];安徽农业大学;2006年
3 郭静;品种、氮肥和温度对小麦籽粒淀粉结构及理化特性的影响[D];扬州大学;2010年
4 何贤芳;STS标记在扬麦158×淮麦18 F_4群体中的应用及其与PPO活性的关系[D];安徽农业大学;2008年
5 袁秋华;小麦籽粒在萌发过程中胚乳消耗和淀粉体形态的变化[D];扬州大学;2005年
6 王云飞;小麦籽粒灌浆过程中淀粉去分支酶的类型、活性及其纯化的研究[D];山东农业大学;2007年
7 陈静;小麦籽粒淀粉合成关键酶表达对磷素的响应[D];扬州大学;2010年
8 池忠志;氮肥运筹对冬小麦品质、产量的影响及其生理基础[D];中国农业科学院;2006年
9 杨晋彬;小麦雌性不育系子房发育的观察与分析[D];新疆农业大学;2008年
10 刘晓成;FACE条件下O_3浓度增高对小麦籽粒产量和品质的影响[D];扬州大学;2010年
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