为推动光谱遥感在快速无损监测花生生长中的应用,明确监测花生叶面积指数(leaf area index,LAI)和地上部生物量(aboveground biomass,AGB)的最优植被指数及适宜的核心波段带宽.设置2个花生品种、4个施氮水平的花生田间试验,在不同生育时期(苗期、开花下针期、结荚期、成熟期)用Analytical Spectral Devices(ASD)公司生产的FieldSpec HandHeld 2型野外高光谱辐射仪,采集325～1075 nm范围冠层反射光谱,筛选敏感植被指数,并研究核心波段带宽对其监测叶面积指数(LAI)和地上部生物量(AGB)时精度的影响.结果显示,对花生LAI和AGB敏感的植被指数均为归一化红边指数(normalized difference red edge),即NDRE(λ790,λ720).进一步分析这一指数的监测精度随波段带宽的变化,发现监测LAI时,核心波段带宽(bandwidth,b)在(λ790:1～33 nm,λ720:41～59 nm)范围内时能使NDRE(λ790,λ720)保持较高监测精度,其中带宽组合(λ790:33 nm,λ720:53 nm)的带宽和值最大,对核心波段带宽的要求最低,利用其构建监测模型时决定系数(determination coefficient,R2)为0.7482,利用独立试验数据检验模型时相对均方根误差(relative root mean square difference,RRMSE)为13.88％.监测花生AGB时,核心波段带宽在(λ790:1～101 nm,λ720:19～101 nm)范围内时能使NDRE(λ790,λ720)保持较高的监测精度,其中带宽和值最大的核心波段带宽组合为(λ790:89 nm,λ720:89 nm),其建模R2为0.7103,检验RRMSE为20.42％.综上,在花生整个生长进程中,可用上述两个具有不同核心波段带宽的植被指数NDRE(λ790-b33,λ720-b53)和NDRE(λ790-b89,λ720-b89)分别对LAI和AGB进行监测,监测模型为LAI=0.0296×exp(14.365×NDRE)和AGB=0.6240×exp(20.222×NDRE).在核心波段适宜带宽上的研究结果,可以为花生长势光谱监测设备研发及评估提供参考.

花生长势;叶面积指数;地上部生物量;植被指数;波段带宽;模型

曹中盛;李艳大;黄俊宝;孙滨峰;叶春;舒时富;吴罗发;田永超

江西省农业科学院农业工程研究所/江西省智能农机装备工程研究中心/江西省农业信息化工程技术研究中心,江西南昌,330200;南京农业大学/国家信息农业工程技术中心,江苏南京,210095

中国油料作物学报

[1]曹中盛;李艳大;黄俊宝;孙滨峰;叶春;舒时富;吴罗发;田永超-.监测花生叶面积指数和地上部生物量的最优植被指数及适宜波段带宽)[J].中国油料作物学报,2022(06):1320-1328

FieldSpec,HandHeld,野外高光谱,b33,b53,b89

生叶,叶面积指数,地上部生物量,植被指数,波段带宽,快速无损,无损监测,leaf,area,LAI,aboveground,biomass,AGB,花生品种,施氮水平,花生田,田间试验,不同生育时期,苗期,开花下针,结荚,成熟期,Analytical,Spectral,Devices,ASD,辐射仪,冠层,反射光谱,红边指数,normalized,difference,red,edge,NDRE,监测精度,bandwidth,监测模型,决定系数,determination,coefficient,独立试验,数据检验,检验模型,relative,root,mean,square,RRMSE,长进,exp,花生长势,监测设备,设备研发

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