基于高光谱指数的林农复合系统小麦冠层氮含量估算研究

doi:10.3969/j.issn.1000-2006.2015.03.017

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南京林业大学学报（自然科学版） ›› 2015, Vol. 39 ›› Issue (03): 91-95.doi: 10.3969/j.issn.1000-2006.2015.03.017

基于高光谱指数的林农复合系统小麦冠层氮含量估算研究

刘旻帝^1,2,薛建辉^1,2*,褚军^1,2,郝虑远³,金梅娟^1,2

1. 南京林业大学南方现代林业协同创新中心,江苏南京 210037;
2. 南京林业大学生物与环境学院,江苏南京 210037;
3.北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京 100875

出版日期:2015-05-30 发布日期:2015-05-30
基金资助:
收稿日期:2014-05-20 修回日期:2015-02-07
基金项目:国家林业公益性行业科研专项项目(201104002); 江苏省高校自然科学研究重大项目(12KJA180003); 国家林业局“948”项目(2014-4-24); 江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)
第一作者:刘旻帝,硕士。*通信作者:薛建辉,教授。E-mail: jhxue@njfu.edu.cn。
引文格式:刘旻帝,薛建辉,褚军,等. 基于高光谱指数的林农复合系统小麦冠层氮含量估算研究[J]. 南京林业大学学报:自然科学版,2015,39(3):91-95.

Research of the hyperspectral vegetation in deices for the estimation of the nitrogen content of wheat canopy in agro-forestry system

LIU Mindi^1,2, XUE Jianhui^1,2*, CHU Jun^1,2, HAO Lüyuan³, JIN Meijuan^1,2

1. Co-Innovation Center for the Sustainable Forestry in Southern China, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China;
2. College of Biology and the Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037,China;
3.School of Geography, Beijing Normal University, Beijing 100875,China

Online:2015-05-30 Published:2015-05-30

摘要/Abstract

摘要： 以杨树-小麦间作系统为研究对象,采用FieldSpec Pro FR2500地物光谱仪采集的小麦叶层光谱180份,选取基于单作麦田冠层氮含量估测模型中精度较高的9个指数用于估测林农复合系统中小麦冠层氮的含量,探讨不同水平枯落物覆盖量、林分密度、施肥量条件下小麦叶层氮含量的光谱特征。随机选取116份样本作为训练集基以9个指数分别建立估测模型,其余48份样本作为预测集对估测模型进行适应性检验。结果表明:FD-NDNI、SDr-SDb两种指数的P-R²与C-R²达到了0.839、0.777与0.844、0.758,此系统预测杨麦间作系统中小麦叶片冠层的氮含量的精度较高,其余7个指数预测精度不理想。以9个指数所建立的估测模型的精度均低于其对单作麦田氮含量的估测精度。

Abstract: This paper focused on the agro-forestry system, using FieldSpec Pro FR2500 for collecting 180 spectral data samples of wheat leaves from jointing stage to booting stage in the research,selecting nine hyperspectral vegetation indices from estimation model of monoculture crop canopy nitrogen content to estimate the nitrogen content of wheat canopy in agro-forestry system. Randomly selected 116 samples as the training set to establish estimation model based on nine indices, and the other 48 samples as the prediction set to establish estimation model for adaptive test of estimation model. The results showed that P-R² of FN-NDNI reached to 0.839, 0.777 and C-R² of SDr-SDb reached to 0.844, 0.758, which estimate the nitrogen content of wheat leaves in poplar-wheat intercropping ecosystem accurately, and the prediction accuracy of the remaining seven indices was not ideal. The prediction accuracy of the estimation model established by nine indices were all lower than in monoculture crop nitrogen content.

中图分类号:

S718

刘旻帝,薛建辉,褚军,等. 基于高光谱指数的林农复合系统小麦冠层氮含量估算研究[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2015, 39(03): 91-95.

LIU Mindi, XUE Jianhui, CHU Jun, HAO Lüyuan, JIN Meijuan. Research of the hyperspectral vegetation in deices for the estimation of the nitrogen content of wheat canopy in agro-forestry system[J].Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition), 2015, 39(03): 91-95.DOI: 10.3969/j.issn.1000-2006.2015.03.017.

参考文献

[1] 梁亮,杨敏华,臧卓.基于小波去噪与SVR的小麦冠层含氮率高光谱测定[J].农业工程学报,2010,26(12):248-253.Liang L,Yang M H,Zang Z. Determination of wheat canopy nitrogen content ratio by hyperspectral technology based on wavelet denoising and support vector regression[J]. Transactions of the CSAE,2010,26(12):248-253.
[2] 刘晓凯,薛建辉,吴永波.模拟暴雨条件下杨麦复合系统氮、磷随地表径流流失特征分析[J].南京林业大学学报:自然科学版,2013,36(2):117-120.Liu X K, Xue J H, Wu Y B. Nitrogen and phosphorus losses mechanisms form agro-forestry system under simulated rainfall conditions[J].Journal of Nanjing Forestry University:Natural Sciences Edition,2013,36(2):117-120.
[3] 吴殿鸣,薛建辉,罗英,等.杨麦间作系统硝态氮淋失的原位研究[J].南京林业大学学报:自然科学版,2012,36(2):111-116.Wu D M, Xue J H, Luo Y, et al. Study on nitrate nitrogen leaching in poplar-wheat intercropping ecosystem by in situ analysis[J].Journal of Nanjing Forestry University:Natural Sciences Edition, 2012,36(2):111-116.
[4] Jain N, Ray S S, Singh J P, et al. Use of hyperspectral data to assess the effects of different nitrogen applications on a potato crop[J].Precision Agriculture,2007,8(4/5):225-239.
[5] Müller K, Bttcher U, Meyer-Schatz F, et al. Analysis of vegetation indices derived from hyperspectral reflection measurements for estimating crop canopy parameters of oil seed rape(Brassica napus L.)[J].Biosystems Engineering,2008,101(2):172-182.
[6] Stroppiana D, Boschetti M, Brivio P A, et al. Plant nitrogen concentration in paddy rice from field canopy hyperspectral radiometry[J].Field Crops Research,2009,111(1/2):119-129.
[7] Ryu C, Suguri M, Umeda M. Model for predicting the nitrogen content of rice at panicle initiation stage using data from airborne hyperspectral remote sensing[J].Biosystems Engineering,2009,104(4):465-475.
[8] Yang M H, Liu L Y, Liu T J, et al. Research on a method to retrieve biophysical and biochemical parameters of wheat canopy with hyperspectral remote sensing[J].Acta Geodaetica ET Cartographica Sinica,2002,31(4):316-321.
[9] Hansen P M, Schjoerring J K. Reflectance measurement of canopy biomass and nitrogen status in wheat crops using normalized difference vegetation indices and partial least squares regression[J]. Remote Sensing of Environment,2003,86(4):542-553.
[10] 景娟娟,王纪华,王锦地,等.不同氮素营养条件下的冬小麦生理及光谱特性[J].遥感信息,2003(2):28-31.Jing J J, Wang J H, Wang J D, et al. Spectral characteristics of winter wheat under different nitrogen nutrient[J]. Remote Sensing Information, 2003(2):28-31.
[11] 冯伟,姚霞,朱艳,等. 基于高光谱遥感的小麦叶片含氮量监测模型研究[J].麦类作物学报, 2008, 28(5):851-860.Feng W, Yao X, Zhu Y, et al. Monitoring leaf nitrogen concent ration by hyperspectral remote sensing in wheat[J]. Journal of Triticeae Crops, 2008, 28(5): 851-860.
[12] 梁亮,杨敏华,邓凯东,等.一种估测小麦冠层氮含量的新高光谱指数[J].生态学报,2011,31(21):6594-6605.Liang L, Yang M H, Deng K D,et al. A new hyperspectral index for the estimation of nitrogen contents of wheat canopy[J]. Acta Ecologica Sinica,2011,31(21):6594-6605.
[13] 翟清云,张娟娟,熊淑萍,等.基于不同土壤质地的小麦叶片氮含量高光谱差异及监测模型构建[J].中国农业科学, 2013,46(13):2655-2667.Zhai Q Y, Zhang J J, Xiong S P,et al. Research on hyperspectral differences and monitoring model of leaf nitrogen content in wheat based on different soil textures[J].Scientia Agricultura Sinica, 2013,46(13):2655-2667.
[14] 姚霞,朱艳,田永超,等.小麦叶层氮含量估测的最佳高光谱参数研究[J].中国农业科学, 2009, 42(8):2716-2725.Yao X, Zhu Y,Tian Y C, et al. Research of the optimum hyperspectral vegetation indices on monitoring the nitrogen content in wheat leaves[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2009, 42(8): 2716-2725.
[15] 蒋金豹,陈云浩,黄文江,等.条锈病胁迫下冬小麦冠层叶片氮素含量的高光谱估测模型[J].农业工程学报,2008,24(1):35-39.Jiang J B, Chen Y H, Huang W J, et al. Hyperspectral estimation models for LTN content of winter wheat canopy under stripe rust stress[J]. Transactions of the CSAE, 2008,24(1):35-39.
[16] 全国农业技术推广服务中心, 华中农业大学.NY/T 496—2010 肥料合理使用准则通则[S]. 北京: 中国标准出版社,2010.
[17] 中国林业科学研究院林业研究所森林土壤研究室. LY/T 1269—1999 森林植物与森林枯枝落叶层全氮的测定[S].北京: 中国标准出版社,1999.

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[1]	杨永. 裸子植物的系统分类:历史、现状和展望[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(3): 14-26.
[2]	张瑞, 周正虎, 王传宽, 金鹰. 东北温带森林不同材性树种木质部解剖和水力性状[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(3): 229-236.
[3]	黄永健, 荀航, 张保, 尤俊昊, 姚曦, 汤锋. HPLC同时测定竹笋中8种酚酸类物质含量的方法研究及其应用[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(3): 237-244.
[4]	邓云飞. 安息香科的系统学研究进展[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(3): 27-35.
[5]	李家亮, 巫大宇, 毛康珊. 柏木属的分类地位和物种多样性研究现状与建议[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(3): 36-45.
[6]	李涌福, 杨庆华, 陈林, 张敏, 向其柏, 王贤荣, 段一凡. 木犀属内分组关系的分类修订[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(3): 58-62.
[7]	杨皓, 刘超, 庄家尧, 张树同, 张文韬, 毛国豪. 不同载体菌肥对紫穗槐生长和光合特性及土壤养分的影响[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(3): 81-89.
[8]	丁咏, 刘鑫, 张金池, 王宇浩, 陈美玲, 李涛, 刘孝武, 周悦湘, 孙连浩, 廖艺. 酸雨类型转变对杉木林地土壤和细根生长的影响[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(3): 90-98.
[9]	武燕, 黄青, 刘讯, 郑睿, 岑佳宝, 丁波, 张运林, 符裕红. 西南喀斯特地区马尾松人工林林龄对土壤理化性质的影响[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(3): 99-107.
[10]	卜晓婷, 付威, 李淑娴, 徐志标, 彭大庆, 徐林桥. 幼化和外源激素对娜塔栎嫩枝扦插生根的影响及其生根解剖学观察[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(2): 129-136.
[11]	杜晋城, 李欣欣, 王泽亮, 刘偲, 钟毅, 王丽华. 聚乙二醇胁迫下3个油橄榄品种生理指标响应[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(2): 137-143.
[12]	方静, 张书曼, 严善春, 武帅, 赵佳齐, 孟昭军. 两种丛枝菌根真菌复合接种对青山杨叶片抗美国白蛾的影响[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(2): 144-154.
[13]	张馨方, 王广鹏, 张树航, 李颖, 郭燕. 不同抗螨性板栗差异次生代谢物筛选与分析[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(2): 234-240.
[14]	杨宏, 伊贤贵, 王贤荣, 吴桐, 周华近, 陈洁, 李蒙, 朱兆青. 樱花新品种‘元春’[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(2): 275-276.
[15]	田梦阳, 朱树林, 窦全琴, 季艳红. 薄壳山核桃-茶间作对‘安吉白茶’速生期光合特性的影响[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2024, 48(2): 86-96.

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