基于叶片光谱估测水稻叶绿素含量研究

摘要

本研究通过田间试验分析了不同生育期不同氮肥水平对水稻叶片叶绿素含量及光谱特征的影响，发现随着氮肥水平的提高叶绿素含量增加，不同氮肥水平下叶绿素a含量与叶绿素总量随氮肥水平的变化趋势一致，反映了水稻氮素营养状况，因此对叶绿素总量和叶绿素a含量的估测比估测叶绿素b含量更有意义。不同氮肥水平及不同生育期水稻叶片光谱的特征参数变化明显，并且反映出水稻叶绿素含量的变化状况。通过叶绿素含量及光谱特征的相关分析，分别在可见光和近红外波段选择了与叶绿素含量显著相关的波段作为估测叶绿素含量的敏感波段，并选取吸收、透射和反射光谱的叶绿素吸收峰(440.439nm、480.188nm、630.610nm和680.450nm)及原始光谱与一阶导数光谱的峰值、谷值和零值互相对应的波段作为叶绿素含量的光谱特征波段，并利用特征波段构建光谱参数对叶绿素含量进行估测。
　　 结果：表明，基于各光谱参数的模型对叶绿素含量的估测精度在不同光谱参数之间存在差异，但估测值与实测值之间均达到0.01水平极显著相关，且对叶绿素a含量和叶绿素总量的估测精度高于叶绿素b含量，尤其是新建差值比值植被指数BTI/YTI/RTI(blue/yellow/red edge transmittance spectra chlorophyll index、BAI/YAI/RAl(blue/yellow/red edge absorptance spectra chlorophyll index)、BRI/YRl/RRl(blue/yellow/red edge reflectance spectra chlorophyll index)，与光谱位置参数、面积参数、已报道植被指数相比，对叶绿素a和叶绿素总量的估测效果均有不同程度的提高。其中透射光谱差值比值植被指数YTI610.510、YTI570.169、BTI、RTI对叶绿素a量的估测精度分别为71.1％、73.1％、70.1％、71.5％，对叶绿素总量的估测精度分别为70.4％、75.1％、70.2％、73.7％。初步表明，构建的光谱差值比值植被指数具有估测水稻叶片叶绿素含量的潜力。