猕猴桃叶片叶绿素含量高光谱估算模型研究     

陈澜  常庆瑞  高一帆 《西北农林科技大学学报(自然科学版)》2020,48(6):79-89

【目的】研究猕猴桃叶片叶绿素含量的高光谱估算方法,为猕猴桃长势的遥感监测提供理论依据。【方法】以陕西杨凌蒋家寨村2018年不同生育期(初花期、幼果期、膨果期、壮果期、果实成熟期)的猕猴桃叶片为研究对象,分别测定其高光谱反射率和叶绿素含量(SPAD值),分析原始光谱和5个常见的植被指数(归一化植被指数、归一化叶绿素指数、改进的叶绿素吸收反射率指数、MERIS地面叶绿素指数、土壤调整指数)与叶绿素含量之间的相关关系,提取各生育期的特征波段,分别建立基于特征波段和植被指数的单波段叶绿素含量一元线性估算模型。利用主成分分析对原始光谱数据进行降维,将得到的主成分得分作为随机森林模型的输入变量,建立基于多波段信息的叶绿素含量多元估算模型,并对模型进行精度验证和分析。【结果】不同生育期猕猴桃叶片光谱反射率变化趋势基本一致,整体趋势为可见光波段反射率低,近红外波段反射率高;在可见光波段,光谱反射率随着叶绿素含量的升高而降低;在近红外波段,光谱反射率则随着叶绿素含量的增加而升高。通过相关性分析可知,初花期、幼果期、膨果期、壮果期、果实成熟期原始光谱的特征波段分别为729,548,707,707和712 nm,估算模型决定系数(R~2)分别为0.18,0.85,0.54,0.85和0.82,其中初花期估算模型未通过显著性检验,其余生育期均通过极显著性检验。在5个常用植被指数中,初花期与叶绿素含量相关性最高的是归一化叶绿素指数(NPCI),但是估算模型决定系数R~2只有0.1,未通过显著性检验;其他生育期与叶绿素含量相关性最高的是MERIS地面叶绿素指数(MTCI),所建立的估算模型拟合效果好,预测精度高。基于主成分分析和随机森林回归建立的不同生育期猕猴桃叶片叶绿素含量估算模型的R~2在0.91～0.98,均通过极显著性检验,其拟合效果和预测精度远高于单波段一元线性回归和基于植被指数的一元线性回归模型,是估算猕猴桃叶片叶绿素含量的最优模型。【结论】基于主成分分析的随机森林模型包含了更完整的波段信息,对不同生育期猕猴桃叶片叶绿素含量具有较好的预测能力。  相似文献   

基于连续投影算法和光谱变换的冬小麦生物量高光谱遥感估算   总被引：1，自引：0，他引：1  

王玉娜  李粉玲  王伟东  陈晓凯  常庆瑞 《麦类作物学报》2020,40(11):1389-1398

为探索基于全波段冠层高光谱以及变换光谱的冬小麦地上部生物量的遥感估算方法，以2016、2017年冬小麦田间试验为基础，通过对冠层光谱和地上部生物量的相关性分析，筛选拔节期、抽穗期的冬小麦冠层光谱、一阶导数光谱、对数变换光谱和连续统去除光谱对地上部生物量的敏感波段，并结合偏最小二乘法(PLS)分别建立拔节期和抽穗期基于SPA算法的冬小麦地上部生物量估测模型，再与基于任意两波段组合的最佳归一化光谱指数、比值光谱指数、差值光谱指数和已报道光谱指数的冬小麦地上部生物量估测模型进行比较。结果表明：(1)SPA算法较好地利用了全波段冠层光谱信息，并显著降低了光谱维度，不同变换光谱的地上部生物量敏感波段个数在4~14之间；(2)拔节期和抽穗期冠层光谱与地上部生物量的相关性高于开花期和灌浆期，各生育时期一阶导数光谱与地上部生物量之间的相关性优于连续统去除光谱、对数变换光谱和光谱指数；(3) 利用抽穗期一阶导数光谱敏感波段建立的预测模型和验证模型达到了较高的精度，其预测模型的决定系数和均方根误差分别为0.78和0.87 t·hm^-2，验证模型的决定系数和均方根误差分别为 0.84和0.69 t·hm^-2，预测相对偏差为2.74。这说明，抽穗期是估算地上部生物量的最佳生育时期，且基于冠层一阶导数变换光谱，结合连续投影算法和偏最小二乘回归方法所构建抽穗期地上部生物量估算模型具有最优的精度和预测能力，可用于地上部生物量的定量估算。  相似文献   

陕北农牧交错带牧草生产力分析     

孟庆香闫艳伟  常庆瑞熊广成 《中国农学通报》2007,23(9):11-14

根据陕北农牧交错带的生态环境特点以及牧草生长发育过程对水热资源的要求和利用效率,运用迈阿密模型定量估算陕北农牧交错带七县区牧草自然生产力。并与牧草现实生产力进行比较。研究表明:陕北农牧交错带牧草现实生产力仅为自然生产力的30.80%。基本掌握了该区牧草生产力状况和特点,并据此提出了相应的开发战略和实施途径。  相似文献   

太白山北坡基带土壤发生特性及系统分类   总被引：2，自引：0，他引：2  

常庆瑞  冯立孝 《西北农业大学学报》1996,24(4):50-54

  相似文献   

黄土高原不同林龄土壤质地和矿质元素差异研究   总被引：5，自引：1，他引：5  

郑顺安  常庆瑞  齐雁冰 《干旱地区农业研究》2006,24(6):94-97

对黄土高原不同林龄和不同树种条件下土壤的机械组成和矿质元素含量进行了分析研究,结果表明:①成林土壤砂粒、粉粒含量低于中幼林土壤,粘粒含量高于中幼林土壤,且呈显著性差异;②成林土壤Al2O3、Fe2O3、TiO2、MnO2、K2O含量相对于中幼林土壤有不同程度的增加,除MnO2外,差异均为极显著;成林土壤中Al2O3、Fe2O3、TiO2、MnO2在土壤中下层有不同程度的富集,SiO2、CaO含量降低;③矿质元素含量与土壤质地密切相关。  相似文献   

西北农林科技大学资源环境学院，陕西 杨凌 712100   总被引：4，自引：0，他引：4       下载免费PDF全文

刘梦云  常庆瑞  岳庆玲  王锐 《干旱地区农业研究》2007,25(6):201-206

在宁夏固原上黄试验区，对灌木林地、农地、天然草地、果园和人工草地5种利用方式土壤的化学性质、颗粒组成与其分形特征之间的关系进行了分析和研究。结果表明：①土壤砂粒含量与土壤分形维数存在一定的相关性；粘粒含量与土壤分形维数表现出极显著正相关，即粘粒含量越高其分形维数越大；②灌木林地随着种植年限的增长，粘粒含量增多，分形维数也增加；而果园随种植年限的增长，粘粒含量减少，分形维数降低；不同利用方式土壤颗粒分形维数变化趋势为天然草地〉农地〉灌木林地〉果园〉人工草地；③影响土壤颗粒分形维数的因素主要有砂粒含量、粘粒含量以及阳离子交换量等，土壤粘粒含量、颗粒分形维数及阳离子交换量三者存在极显著相关，土壤颗粒组成的分形维数可以作为表明土壤发育状况的一个重要指标。  相似文献   

基于无人机高光谱影像的水稻叶片磷素含量估算   总被引：1，自引：0，他引：1  

班松涛  田明璐  常庆瑞  王琦  李粉玲 《农业机械学报》2021,52(8):163-171

为快速获取水稻叶片磷素含量信息,采用无人机搭载高光谱成像仪获取水稻冠层高光谱影像,并采样检测叶片磷素含量（质量分数）（Leaf phosphorus content, LPC）。分析了水稻LPC在无人机高光谱影像上的光谱特征,使用连续投影算法提取对磷素敏感的特征波长,通过任意波段组合构建并筛选与磷素高度相关的光谱指数,基于特征波长反射率和光谱指数建立水稻LPC的估算模型,利用最佳模型对高光谱影像进行反演填图,得到LPC空间分布信息。结果表明：全生育期内LPC与462~718 nm范围内光谱反射率显著负相关,负相关最大处相关系数达到-0.902;LPC的特征波长为670、706、722、846 nm,基于特征波长、使用偏最小二乘回归建立的LPC估算模型精度最高,验证R2达到0.925,RMSE为0.027%;在任意波段组合构建的3种类型的光谱指数中,NDSI(R498,R606)、RSI(R498,R606)和DSI(R498,R586)与LPC的相关性最高,相关系数分别为0.913、0.915和0.938;基于3个光谱指数、使用神经网络构建的LPC估算模型精度较高,验证R2为0.885,RMSE为0.029%;对各生育期水稻LPC空间分布的反演结果与实测数据相一致,说明利用无人机高光谱遥感可以实现田间水稻LPC的快速无损监测。  相似文献   

渭河平原县域农田土壤速效养分空间特征     

李志鹏  赵业婷  常庆瑞 《上海交通大学学报(农业科学版)》2014,(2):163-170

土壤速效养分对评价土壤肥力水平具有很好的表征作用,对其充分了解是土壤养分管理和合理施肥的基础。本研究以兴平市为例,综合运用传统统计学、地统计学和GIS技术,结合“3414”田间肥效方案,研究渭河平原农田土壤速效氮、磷和钾的空间特征及其变化规律,为区域平衡施肥、农田保养和农业生产提供科学指导和理论基础。结果表明,兴平市农田土壤速效氮、磷和钾平均含量分别为38.38 mg·kg^-1,27.13 mg·kg^-1,202.07 mg·kg^-1,速效氮磷比值平均为1.99。在约400 m采样尺度下,3项土壤养分均表现出弱的空间相关性,主要受施肥管理、种植模式等人为活动影响。整体上,土壤速效钾含量丰富;速效磷整体较丰富,7.43%的农田缺乏;速效氮普遍不高,67.98%农田缺乏;速效氮磷比值偏低,92.27%农田比值小于2。30 a来,农田土壤速效氮普遍下降,降幅西高东低、北高南低;速效磷普遍增加,增速北高南低;速效钾北增南减,整体在增加;土壤氮磷比值分布格局逆转,变化上南增北减,整体在下降。盲目施肥和肥料利用率低是兴平市农业生产的主要障碍因素。今后的生产实践中应密切关注土壤氮素的有效补充,磷肥的控制及渭河阶地区土壤钾素的消耗,平衡土壤养分, 以提升区域经济和生态效益。  相似文献   

青海湖地区耕地演变过程与影响机制分析          下载免费PDF全文

俞文政  常庆瑞  王锐  陶秉元 《水土保持通报》2006,26(5):19-22

通过对青海湖地区耕地总面积、内部结构的变化过程和区域差异的分析，探讨了耕地变化的驱动机制。结果发现该区耕地面积变化呈现出平稳增加、激增、螺旋式增加和锐减的演变趋势，内部结构先呈现水浇地面积的显著增加，浅山地、脑山地相对减少的趋势，然后有出现水浇地和其它类型的耕地此消彼张变化阶段趋势；而耕地变化的区域差异也呈现出全区增长，区域不同步和全区减少的变化趋势。影响研究区耕地变化的原因，除自然因子外，国家大政方针和重大农业政策是导致这种变化的主要原因。  相似文献   

县域耕地土壤速效磷空间格局研究   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

赵业婷  常庆瑞  陈学兄 《西北农林科技大学学报(自然科学版)》2011,39(3):157-162

【目的】研究陕西关中地区县域耕地土壤速效磷的空间变异特征和分布格局,探讨其主要影响因子。【方法】以陕西省武功县为研究区,在0～20 cm土层,以“S”形法采集耕地土样2 219个,运用地统计学结合GIS技术,拟合最优半方差模型,进行普通Kriging插值分析。【结果】研究区土壤速效磷含量为3.10～65.80 mg/kg,平均值为21.75 mg/kg,最佳半方差模型为球状模型,且具各向异性特征,块金系数为0.360 3,具有中等强度的空间相关性。【结论】研究区土壤速效磷含量高低区域分布比较明显,总体分布状况与地貌特征基本一致。地形地貌、土壤质地、灌溉条件和施肥是影响武功县耕地土壤速效磷含量空间格局的主要因素。  相似文献