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氮浓度对水培小白菜和生菜生长、光合及叶片光谱反射率的影响

刘燕婕  
【摘要】:为将高光谱监测技术应用于水培叶菜氮素营养无损监测诊断,本试验以日本园试配方1/2剂量作为基础配方,通过调整氮浓度,研究了不同氮素浓度下小白菜和生菜氮素和叶绿素与光谱反射之间的关系,提出在水培条件下小白菜和生菜生长与最佳波段组合的光谱函数和最敏感的波段范围,从而确定氮素、叶绿素含量与小白菜和生菜生长的模型,实现利用光谱反射模型对水培小白菜和生菜氮素、叶绿素含量提供实时监测和诊断。研究结果表明:1、小白菜和生菜在8 mmol/L的氮浓度营养液中生长最旺盛,光合达到17.11和16.4 umol·m-2·s-1,可变荧光达到472和384,产量最大为120.7g和80.5g,22 mmol/L氮处理的小白菜和0 mmol/L氮处理的生菜各项生长生理指标最小。2、高光谱技术运用于叶片叶绿素和氮含量的监测原理是利用光谱反射率数据通过回归方程计算出叶片叶绿素和全氮含量,小白菜和生菜的叶绿素含量、叶片全氮含量和叶片光谱反射率峰值三者互相具有正相关线性相关关系且建立了不同时期的回归模型:其中第14d,生菜叶绿素-光谱反射率:Y=24.54224+0.89218x,全氮-叶绿素:Y=-7.5807+11.76019x;第21 d,小白菜全氮-叶绿素:Y=32.01062+1.99331x,小白菜和生菜的全氮-光谱反射率:Y=-10.53557+0.50885x和Y=20.79385+5.16906x;第28 d,小白菜叶绿素-光谱反射率:Y=-12.66836+1.03314x;它们的相关性最强。3、小白菜和生菜生长阶段对氮素敏感波段主要集中在500nm-650nm和550nm-600nm,敏感波长主要有550nm、600nm和650nm。利用敏感波长光谱反射率建立光谱指数对叶片叶绿素和全氮含量的估测更加精确,小白菜14d的NDVI与全氮的回归模型为Y=0.16266-0.02573x,生菜14d的NDVI与全氮的回归模型为Y=0.37063-0.0407x。4、小白菜的第21d光谱反射率峰值对其产量和荧光参数预测性强,它们的回归模型为Y=23.03236+134.24449x和Y=24.92090+0.010839x(2 mmol/L-12 mmol/L氮浓度营养液)、Y=38.00253-0.0940x(12 mmol/L-22 mmol/L氮浓度营养液);生菜的第21 d NDVI对其产量预测性强,它们的回归模型为Y=0.00155+1.46250x,第21d光谱反射率峰值对其光合和荧光参数预测性强,它们的回归模型为Y=24.49433+1.05671x(0 mmol/L-8 mmol/L氮浓度营养液),Y=0.00155+1.46250x(8 mmol/L-20 mmol/L氮浓度营养液)和Y=23.56538+0.03953x(0 mmol/L-8 mmol/L氮浓度营养液),Y=45.8088-0.01059x(8 mmol/L-20 mmol/L氮浓度营养液)。


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