基于高光谱遥感的小麦冠层叶片色素密度监测

作物叶片色素状况是评价植株光合效率和营养胁迫的重要指标,冠层叶片色素密度(单位土地面积叶片色素总量)的实时无损监测对作物生长诊断、产量估算及氮素管理具有重要意义.以包括不同品质类型(高蛋白、中蛋白和低蛋白)的多个小麦品种在不同施氮水平下的连续2a大田试验为基础,研究了小麦叶片色素密度与冠层高光谱参数的定量关系.结果表明,叶片色素(叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素)密度随施氮水平增加而提高,不施氮处理的叶片色素密度随生育进程而下降,施氮处理的叶片色素密度呈单峰曲线,品种间存在明显差异.群体叶片色素密度的敏感波段主要分布在可见光区,而红边区域导数光谱表现更显著.光谱参数VOG2、VOG3、RVI(810,560)、SRE/SBE和SDr/SDb等与叶绿素密度关系较为密切,线性方程决定系数R2均在0.858以上,而与类胡萝卜素密度关系减弱,决定系数R2低于0.780,且参数间差异较小.经独立试验资料的检验表明,VOG2、VOG3、SRE/SBE和SDr/SDb对不同色素的估测结果较好,预测相对误差RE低于17.6%,虽然对叶绿素b的准确性稍低.总体上,光谱参数VOG2、VOG3、SRE/SBE和SDr/SDb与小麦群体叶片色素密度关系密切,特别是对叶片叶绿素a和叶绿素a+b的密度可以进行准确可靠的实时监测.