高光谱研究不同施肥条件对冬小麦冠层光谱的影响

摘要

高光谱定量研究土壤养分含量和冬小麦冠层光谱特征之间的关系,可为冬小麦养分丰缺监测和科学合理指导施肥方案提供理论依据和技术支持。基于35年长期定位试验,研究黄土高原渭北旱塬土壤不同施肥处理对冬小麦冠层不同生育期光谱特征的影响,结果表明:在单一施肥条件下,与不施肥(CK)相比,冬小麦从拔节期到抽穗期,单施P的CR 500,CR 670和CR 550值均高于CK,而单施N和M的光谱反射率显著低于CK。拔节期单施P,N和M的CR 500值分别为CK的1.2倍、74.9%和70.5%;CR 670值分别为CK的1.2倍、66.8%和62.6%;CR 550值分别为CK的1.2倍、76.2%和76.9%。冬小麦抽穗期各处理反射特征峰谷比拔节期明显增强,单施P,N和M的CR 500值分别为CK的1.2倍、81.0%和53.5%;CR 670值分别为CK的1.3倍、76.8%和40.6%;CR 550值分别为CK的1.2倍、78.5%和63.4%。冬小麦至灌浆期,各处理反射特征峰谷均明显减弱;至成熟期,不同施肥处理下冬小麦光谱的“峰谷”差异不再明显。包络线去除后单一施肥条件下的红谷光谱特征表明,除成熟期外,单施P的冬小麦红谷面积(A)、红谷左面积(AL)和吸收峰对称度(S)均高于CK,单施N和M均低于CK。在组合施肥条件下,所有施氮组合NMP,NP和NM均表现出相似的规律,在可见光波段红、蓝光吸收谷深度和绿光反射峰值以及近红外波段的光谱反射率均显著低于CK;PM组合光谱反射特征值略低于CK。与CK相比,冬小麦从拔节期到抽穗期,PM组合处理光谱反射率特征值略低于CK;NM,NPM和NP处理光谱反射率特征值之间差异较小但显著低于CK。NM,NPM和NP处理的CR 500值分别为CK的25.85%,27.99%和26.07%;CR 670值分别为CK的12.56%,13.27%和13.98%;CR 550值分别为CK的33.39%,35.38%和37.04%。而PM处理CR 500,CR 670和CR 550值分别为CK的67.52%,55.69%和79.40%。冬小麦至灌浆期,各组合处理反射特征峰谷较抽穗期均明显减弱;冬小麦至成熟期,不同施肥组合处理之间的光谱反射吸收特征差异不明显,但均显著低于CK。连续统去除后组合施肥条件下的红谷光谱特征表明,各生长期冬小麦红谷面积(A)CK最大,PM处理次之,NM处理最小。