作物杂志,2019, 第3期: 126131 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2019.03.020
董哲,杨武德,张美俊,朱洪芬,王超
Dong Zhe,Yang Wude,Zhang Meijun,Zhu Hongfen,Wang Chao
摘要:
灌浆期玉米叶片叶绿素含量对玉米光合作用及产量形成具有重要作用。为通过高光谱特征准确、高效估测玉米叶片叶绿素含量,以SPAD值表征叶绿素相对含量,构建了基于光谱特征参数的传统回归模型、基于全谱和光谱特征参数的PLSR模型和BP神经网络模型,并进行了比较分析。结果表明:基于全谱构建的PLSR模型SPAD值拟合效果最好(R 2=0.910,RMSE=2.071),而基于光谱特征参数所建立的PLSR模型拟合效果可达到与全谱PLSR模型相近的水平。但后者的实测值与预测值拟合效果(R 2=0.867,RMSE=2.581,RPD=2.628)优于全谱PLSR模型,且建模时间短,模型复杂程度降低。BP神经网络模型相较于两种PLSR模型预测效果略差,但优于传统回归模型。综合来看,基于光谱特征参数建立的PLSR模型估测效果最好。
[1] |
Curran P J, Windham W R, Gholz H L . Exploring the relationship between reflectance red edge and chlorophyll concentration in slash pine leaves. Tree Physiology, 1995,15(3):203-206.
doi: 10.1093/treephys/7.1-2-3-4.33 pmid: 14965977 |
[2] | 李哲, 张飞, 陈丽华 , 等. 光谱指数的植物叶片叶绿素含量估算模型. 光谱学与光谱分析, 2018,38(5):1533-1539. |
[3] | 王晓星 . 夏玉米冠层光谱特征及其生理生态参量的高光谱估算模型. 杨凌:西北农林科技大学, 2015. |
[4] | 李媛媛, 常庆瑞, 刘秀英 , 等. 基于高光谱和BP神经网络的玉米叶片SPAD值遥感估算. 农业工程学报, 2016,32(16):135-142. |
[5] | 丁希斌, 刘飞, 张初 , 等. 基于高光谱成像技术的油菜叶片SPAD值检测. 光谱学与光谱分析, 2015,35(2):486-491. |
[6] |
Thenkabail P S, Enclona E A, Ashton M S , et al. Accuracy assessments of hyperspectral waveband performance for vegetation analysis applications. Remote Sensing of Environment, 2004,91(3):354-376.
doi: 10.1016/j.rse.2004.03.013 |
[7] | Thenkabail P S, Smith R B, Pauw E D . Evaluation of narrowband and broadband vegetation indices for determining optimal hyperspectral wavebands for agricultural crop characterization. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 2002,68(6):607-621. |
[8] |
Chan C W, Paelinckx D . Evaluation of Random Forest and Adaboost tree-based ensemble classification and spectral band selection for ecotope mapping using airborne hyperspectral imagery. Remote Sensing of Environment, 2008,112(6):2999-3011.
doi: 10.1016/j.rse.2008.02.011 |
[9] | Gitelson A A, Zur Y, Chivkunova O B , et al. Assessing carotenoid content in plant leaves with reflectance spectroscopy. Photochemistry & Photobiology, 2010,75(3):272-281. |
[10] | 刘海启, 李召良 . 高光谱植被遥感. 北京: 中国农业科学技术出版社, 2015: 85-86. |
[11] |
Gitelson A, Kaufman Y J, Stark R , et al. Novel algorithms for remote estimation of vegetation fraction. Remote Sensing of Environment, 2002,80(1):76-87.
doi: 10.1016/S0034-4257(01)00289-9 |
[12] | Penuelas J, Baret F, Filella I . Semiempirical indexes to assess carotenoids chlorophyll-a ratio from leaf spectral reflectance. Photosynthetica, 1995,31(2):221-230. |
[13] | Horler D N H, Barber J, Darch J P , et al. Approaches to detection of geochemical stress in vegetation. Advances in Space Research, 1983,3(2):175-179. |
[14] | 姚付启, 张振华, 杨润亚 , 等. 基于红边参数的植被叶绿素含量高光谱估算模型. 农业工程学报, 2009,25(S2):123-129. |
[15] | 马赵扬, 杜昌文, 周健民 . 土壤碳酸钙中红外光声光谱特征及其应用. 光谱学与光谱分析, 2012,32(5):1255-1258. |
[16] | 陈志强, 王磊, 白由路 , 等. 整个生育期玉米叶片SPAD高光谱预测模型研究. 光谱学与光谱分析, 2013,33(10):2838-2842. |
[17] | 宋开山, 张柏, 李方 , 等. 高光谱反射率与大豆叶面积及地上鲜生物量的相关分析. 农业工程学报, 2005,21(1):36-40. |
[18] | 汤旭光, 宋开山, 刘殿伟 , 等. 基于可见/近红外反射光谱的大豆叶绿素含量估算方法比较. 光谱学与光谱分析, 2011,31(2):371-374. |
[1] | 赵凯男,常旭虹,王德梅,陶志强,杨玉双,马瑞琦,朱英杰,徐哲莉,张保军,赵广才. 立体匀播和施氮量对冬小麦产量构成及旗叶光合性能的影响[J]. 作物杂志, 2019, (1): 103110 |
[2] | 陈瑛瑛,王徐艺凌,朱宇涵,武威,刘涛,孙成明. 水稻穗部氮素含量高光谱估测研究[J]. 作物杂志, 2018, (5): 116120 |
[3] | 李忠南,王克伟,王越人,邬生辉,李光发. 玉米品种先玉335苗期叶绿素SPAD值的遗传分析[J]. 作物杂志, 2016, (4): 101101 |
[4] | 李利, 陈俊辉, 樊明寿. 使用叶绿素仪进行马铃薯氮素营养诊断的样本数确定[J]. 作物杂志, 2015, (4): 135137 |
[5] | 张云丽, 韩宪忠, 王克俭. 基于深度颜色特征的灰度直方图玉米品种识别研究[J]. 作物杂志, 2015, (1): 156159 |
[6] | 周菲, 王文军, 黄绪堂, 等. 食用向日葵子仁蛋白质含量近红外光谱模型的建立[J]. 作物杂志, 2013, (6): 7375 |
[7] | 裴宇峰, 栾怀海, 刘春燕, 等. 黑龙江省大豆蛋白质和油分含量与环境因素的相关分析[J]. 作物杂志, 2013, (2): 3741 |
[8] | 胡炳义, 武安泉. 不同研磨方法对玉米叶片组织可溶性蛋白含量测定的影响[J]. 作物杂志, 2007, (5): 2425 |
[9] | 周顺利, 谢瑞芝, 蒋海荣, 等. 冠层相对深度指数与玉米不同叶层含水量间的关系研究[J]. 作物杂志, 2005, (5): 1315 |
[10] | 王晓鸣. 玉米病虫害知识系列讲座(Ⅱ) 玉米生长中后期病虫害鉴别与防治[J]. 作物杂志, 2005, (3): 3840 |
[11] | 赵敏. 保水剂对玉米某些生理特性的影响[J]. 作物杂志, 2001, (3): 1213 |
[12] | 赵镭, 程钼毅. 玉米施用氨钾肥肥效与土壤速效磷含量关系的初步研究[J]. 作物杂志, 1987, (1): 3033,28 |
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