植物生态学报 ›› 2006, Vol. 30 ›› Issue (4): 675-681.DOI: 10.17521/cjpe.2006.0088
收稿日期:
2005-01-12
接受日期:
2005-10-30
出版日期:
2006-01-12
发布日期:
2006-07-30
通讯作者:
杨林章
作者简介:
*E-mail:lzyang@issas.ac.cn基金资助:
XUE Li-Hong, LU Ping, YANG Lin-Zhang*(), SHAN Yu-Hua, FAN Xiao-Hui, HAN Yong
Received:
2005-01-12
Accepted:
2005-10-30
Online:
2006-01-12
Published:
2006-07-30
Contact:
YANG Lin-Zhang
摘要:
系统测定了不同秸秆还田和氮肥处理下水稻(Oryza sativa)关键生育期的冠层反射光谱及土壤速效氮含量,并对两者之间的关系进行了详尽的分析。结果表明: 土壤速效氮含量在整个水稻生育期内均与可见光波段反射率呈负相关,与近红外波段反射率呈正相关。归一化及比值植被指数与土壤速效氮含量有更好的相关性,分蘖期要优于其它生育时期,以870、1 220 nm波段与560和710 nm波段的组合最佳,但两者的关系易受土壤等背景的干扰。而转换型土壤调节植被指数TSAVI能较好地消除分蘖期土壤背景的影响,两生态点可用统一的方程来拟合,用该研究中所筛选出的最佳波段组合计算出的TSAVI的表现更好,尤其是870 nm波段和710 nm波段的组合,决定系数(R2)由0.46提高到0.60。抽穗期和灌浆期由1 220和760 nm计算的比值指数R(1 220, 760)和新土壤调节植被指数SAVI(1 220,760)与土壤速效氮含量的关系则不受生态点的影响,可用统一回归方程来拟合。这说明水稻冠层反射光谱可以用来评价稻田土壤肥力状况,但仍需进一步研究。
薛利红, 卢萍, 杨林章, 单玉华, 范晓晖, 韩勇. 利用水稻冠层光谱特征诊断土壤氮素营养状况. 植物生态学报, 2006, 30(4): 675-681. DOI: 10.17521/cjpe.2006.0088
XUE Li-Hong, LU Ping, YANG Lin-Zhang, SHAN Yu-Hua, FAN Xiao-Hui, HAN Yong. ESTIMATION OF SOIL NITROGEN STATUS WITH CANOPY REFLECTANCE SPECTRA IN RICE. Chinese Journal of Plant Ecology, 2006, 30(4): 675-681. DOI: 10.17521/cjpe.2006.0088
波段 Band (nm) | 460 | 510 | 560 | 610 | 660 | 680 | 710 | 760 | 810 | 870 | 950 | 1 100 | 1 220 | 1 480 | 1 500 | 1 650 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
中心波长 Center wave- length | 460.4 | 511.4 | 560.9 | 610.7 | 661.7 | 682.0 | 711.4 | 761.2 | 812.6 | 871.6 | 951.2 | 1 099.5 | 1 222.8 | 1 480.2 | 1 500.2 | 1 669.0 |
带宽 Band width | 8.3 | 8.8 | 8.7 | 9.7 | 9.4 | 11.7 | 12.4 | 9.9 | 11.2 | 12.6 | 10.6 | 16.3 | 11.5 | 13.1 | 15.3 | 195.0 |
表1 MSR-16多光谱辐射仪的中心波长和带宽
Table 1 The center wavelength and band width of MSR-16 Multi-spectral radiometer
波段 Band (nm) | 460 | 510 | 560 | 610 | 660 | 680 | 710 | 760 | 810 | 870 | 950 | 1 100 | 1 220 | 1 480 | 1 500 | 1 650 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
中心波长 Center wave- length | 460.4 | 511.4 | 560.9 | 610.7 | 661.7 | 682.0 | 711.4 | 761.2 | 812.6 | 871.6 | 951.2 | 1 099.5 | 1 222.8 | 1 480.2 | 1 500.2 | 1 669.0 |
带宽 Band width | 8.3 | 8.8 | 8.7 | 9.7 | 9.4 | 11.7 | 12.4 | 9.9 | 11.2 | 12.6 | 10.6 | 16.3 | 11.5 | 13.1 | 15.3 | 195.0 |
图1 分蘖期不同氮肥处理下的水稻冠层光谱反射率 ON: 无氮 Zero N 150N:低氮 Low N 200N:减氮 Reduced N 270N:常氮 Common N
Fig.1 Canopy spectral reflectance of rice under different N levels
图2 不同氮肥处理下的速效氮含量 T: 分蘖期Tillering J: 拔节期Jointing H:抽穗期Heading F: 灌浆期Filling ON,150N,200N,270N:同图1 See Fig.1
Fig.2 Soil available N content under different N levels at different developing stage
图3 土壤速效氮含量与水稻冠层光谱反射率的相关系数(r) T, J, H, F: 同图2 See Fig.2
Fig.3 Correlation coefficient (r) of soil available N content to canopy reflectance at different developing stage
图4 宜兴土壤速效氮含量与两波段比值和归一化组合之间的相关系数(r)图 ns指不显著,上三角为归一化组合,下三角为比值组合
Fig.4 Correlation coefficient (r) of all combinations of wavelengths to soil available N content The right triangle means the normalized differences vegetation index, the below triangle below the diagonal means the ratio vegetation index
生育期 Developing stage | 宜兴 Yixing | 常熟 Changshu |
---|---|---|
分蘖期Tillering | ||
拔节期Jointing | - | |
抽穗期Heading | ||
灌浆期Filling |
表2 不同生育时期最佳的光谱植被指数比较
Table 2 Best vegetation indices for evaluating soil available N content at different development stage of rice
生育期 Developing stage | 宜兴 Yixing | 常熟 Changshu |
---|---|---|
分蘖期Tillering | ||
拔节期Jointing | - | |
抽穗期Heading | ||
灌浆期Filling |
图5 抽穗期和灌浆期土壤速效氮与比值指数R(1 220,760) 和 SAVI(1 220,760)的关系
Fig.5 Relationships of soil available content to ratio vegetation index of 1 220 and 760 nm, and SAVI calculated by 1 220 and 760 nm at heading stage and filling stage
图6 分蘖期不同地点土壤速效氮与比值植被指数R(870,710)、TSAVI(870,680)及TSAVI(870,710)的关系
Fig.6 Relationships of soil available content to ratio vegetation index of 870 and 710 nm, TSAVI and TSAVI calculated by 870 and 710 nm at two different sites at tillering stage
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