無(wú)人機(jī)多光譜遙感對(duì)夏玉米氮素診斷監(jiān)測(cè)模型研究

無(wú)人機(jī)多光譜遙感對(duì)夏玉米氮素診斷監(jiān)測(cè)模型研究

摘要：

夏玉米的高產(chǎn)與氮素的合理施用密切相關(guān)。為了提高對(duì)夏玉米氮素的診斷監(jiān)測(cè)能力，本研究基于無(wú)人機(jī)多光譜遙感技術(shù)，探索了夏玉米氮素診斷監(jiān)測(cè)模型。通過(guò)大田試驗(yàn)測(cè)定夏玉米不同氮素處理下的生長(zhǎng)參數(shù)和葉綠素?zé)晒馓匦裕⒘讼挠衩椎卦\斷監(jiān)測(cè)模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于無(wú)人機(jī)多光譜遙感的夏玉米氮素診斷監(jiān)測(cè)模型能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)氮素狀態(tài)，為夏玉米的精準(zhǔn)施肥提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)多光譜遙感；夏玉米；氮素；診斷監(jiān)測(cè)；模型研究

一、引言

夏玉米是我國(guó)主要的糧食作物之一，氮素是夏玉米生長(zhǎng)中必需的養(yǎng)分元素。夏玉米的高產(chǎn)與氮素的合理施用密切相關(guān)。然而，傳統(tǒng)的氮素施肥方式通常是基于經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)能力而定，無(wú)法提供實(shí)時(shí)的氮素狀態(tài)信息，導(dǎo)致了氮素的過(guò)量或不足施用，對(duì)環(huán)境造成了污染，并造成了經(jīng)濟(jì)和資源的浪費(fèi)。因此，開(kāi)展夏玉米氮素診斷監(jiān)測(cè)研究，為夏玉米的精準(zhǔn)施肥提供科學(xué)依據(jù)具有重要意義。

二、研究方法

1.試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究選取夏玉米作為研究對(duì)象，采用大田試驗(yàn)方式進(jìn)行研究。設(shè)置了不同氮素水平的處理組和對(duì)照組，共計(jì)5個(gè)處理組，每個(gè)處理組設(shè)置3個(gè)重復(fù)。在生長(zhǎng)季節(jié)，對(duì)不同處理組的夏玉米進(jìn)行生長(zhǎng)參數(shù)和葉綠素?zé)晒馓匦缘臏y(cè)定。

2.葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定

選取夏玉米葉片靠近頂部的完全展開(kāi)葉片進(jìn)行葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定。使用便攜式葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定葉片的葉綠素?zé)晒鈪?shù)，包括最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、實(shí)際光化學(xué)效率(ΦPSII)和非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)等。

3.無(wú)人機(jī)多光譜遙感數(shù)據(jù)采集

使用無(wú)人機(jī)載荷的多光譜相機(jī)對(duì)試驗(yàn)地塊進(jìn)行航測(cè)，獲取夏玉米植株的光譜特征數(shù)據(jù)。光譜相機(jī)操作于400-1000nm波段范圍，采集的光譜特征包括反射率和歸一化差異植被指數(shù)(NDVI)等。

3.數(shù)據(jù)處理與模型建立

將實(shí)測(cè)的生長(zhǎng)參數(shù)、葉綠素?zé)晒鈪?shù)和光譜特征數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和處理。采用相關(guān)分析和多元回歸等統(tǒng)計(jì)方法，建立夏玉米氮素診斷監(jiān)測(cè)模型。

三、研究結(jié)果

1.夏玉米氮素診斷監(jiān)測(cè)模型的建立

通過(guò)相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、實(shí)際光化學(xué)效率(ΦPSII)和非光化學(xué)猝滅系數(shù)(NPQ)與夏玉米生長(zhǎng)參數(shù)呈現(xiàn)一定的相關(guān)性。因此，在模型建立中將這些葉綠素?zé)晒鈪?shù)作為自變量。采用多元回歸方法，建立了夏玉米氮素診斷監(jiān)測(cè)模型。

2.模型的驗(yàn)證與應(yīng)用

將模型應(yīng)用于其他不同氮素處理的夏玉米試驗(yàn)地塊中，通過(guò)預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)氮素狀態(tài)與實(shí)際測(cè)定值進(jìn)行比較，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性和可靠性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于無(wú)人機(jī)多光譜遙感的夏玉米氮素診斷監(jiān)測(cè)模型能夠有效預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)氮素狀態(tài)，為夏玉米的精準(zhǔn)施肥提供了依據(jù)。

四、結(jié)論與展望

本研究基于無(wú)人機(jī)多光譜遙感技術(shù)，建立了夏玉米氮素診斷監(jiān)測(cè)模型，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)的氮素狀態(tài)。這一模型的應(yīng)用可以為夏玉米的精準(zhǔn)施肥提供科學(xué)依據(jù)，減少氮素的過(guò)量施用和環(huán)境污染。未來(lái)，可以繼續(xù)深入研究，探索更多的遙感指標(biāo)和數(shù)據(jù)處理方法，提高夏玉米氮素診斷監(jiān)測(cè)模型的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。同時(shí)，還可以結(jié)合農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)夏玉米氮素的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與調(diào)控，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益和可持續(xù)發(fā)展水平本研究成功地基于無(wú)人機(jī)多光譜遙感技術(shù)建立了夏玉米氮素診斷監(jiān)測(cè)模型，并驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性和可靠性。該模型能夠有效預(yù)測(cè)實(shí)時(shí)的氮素狀態(tài)，為夏玉米的精準(zhǔn)施肥提供了科學(xué)依據(jù)。該模型的應(yīng)用有助于減少氮素的過(guò)量施用和環(huán)境污染，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益和可持續(xù)發(fā)展水平。未來(lái)的研究可以