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应用数字图像技术与土壤植株测试进行冬小麦氮营养诊断

贾良良  
【摘要】: 本文通过在北京郊区进行的冬小麦田间试验,采用数码相机地面获取冬小麦冠层图像和低空遥感获取冬小麦冠层航空图像及相应的图像色彩处理技术,结合土壤、植株快速测试技术,研究了将数字图像技术应用在冬小麦氮素营养诊断和氮肥推荐上的可行性,建立了地面和航空数字图像获取及数字图像处理的方法,并对在较大尺度农田上应用数字图像技术及土壤、植株快速测试技术相结合进行冬小麦氮肥推荐进行了探讨。主要研究结果如下: 地面数字图像技术可以作为冬小麦氮营养诊断的方法。冬小麦拔节期冠层图像绿色深度指标(G)与土壤、植株氮营养测试指标如叶绿素仪读数、茎基部硝酸盐浓度、植株全氮和拔节前供氮量等都有极显著的相关关系。在地面数字图像处理得到的四个图像色彩参数中,以冠层绿光标准化值G/(R+G+B)与叶绿素仪读数、茎基部硝酸盐浓度、植株全氮和拔节前供氮量等土壤、植株氮营养测试指标的相关关系最好。 地面数字图像获取时,可将数码相机与冬小麦冠层成30~60°角度进行拍摄,以JPEG格式利1024×768的分辨率下存储图像。在本试验中,图像获取时光线的强弱以及地面背景颜色对图像处理结果没有显著影响。与普通相机拍摄后再扫描的方式相比,数码相机直接获取图像不仅方便,且图像效果更好。 应用地面数字图像技术与土壤植株测试技术结合进行冬小麦氮肥推荐时,若冠层绿光标准化值G/(R+G+B)小于0.408时,冬小麦供氮过量;当G/(R+G+B)处于0.408~0.422之间时,冬小麦的前期供氮较为适宜;而当G/(R+G+B)大于0.422时,冬小麦处于缺氮状态。 航空真彩色图像的红光标准化值适合用来在较大面积上对冬小麦氮素营养状况进行评价。当红光标准化值R/(R+G+B)值小于0.256时,冬小麦处于供氮过量状态;当R/(R+G+B)值在0.256~0.334之间时,冬小麦的供氮适宜;当R/(R+G+B)值大于0.334时,冬小麦处于缺氮状态。 航空红外图像得到的冠层植被指数RVI、NDVI和GNDVI指数与冬小麦拔节期植株全氮、叶绿素仪读数和茎基部硝酸盐浓度间都有良好的线性正相关关系。以NDVI指数进行冬小麦氮素营养诊断和氮肥推荐时,冬小麦供氮过量、适宜和缺乏的指标分别为:>0.269,0.172~0.269和<0.172。 本文还对应用数字图像技术和土壤、植株快速测试技术进行大尺度农田的氮肥推荐进行了方法和影响因素的探讨。


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