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第25 卷 第3 期 农 业 工 程 学 报 Vol.25 No.3 2009 年 3 月 Transactions of the CSAE Mar. 2009 135 基于冠层高光谱参数的水稻叶片碳氮比监测 周冬琴，朱 艳，杨 杰，田永超，姚 霞，曹卫星※ （南京农业大学，江苏省信息农业高技术研究重点实验室，农业部作物生长调控重点开放实验室，南京 210095 ） 摘 要：叶片碳氮比反映了植物碳氮代谢的相对强弱，对诊断和调节植物生长与产量形成具有重要作用。该文基于不同 水稻品种和不同施氮水平下2 a的田间试验，系统分析了不同生育时期水稻叶片碳氮比与对应冠层高光谱反射特征的定量 关系。结果表明，叶片碳氮比与拔节后不同生育时期冠层原始反射率的相关性趋势一致，与可见光波段 （350～742 nm ） 极显著正相关，与近红外波段 （750～1143 nm ）极显著负相关。8个参数与2个品种不同生育时期的叶片碳氮比均有较好 的相关性。通过比较模型的拟合决定系数 （R2 ）和预测标准误 （SE ），确定672 nm 的归一化吸收深度 （ND672 ）与冠层叶 片碳氮比 （LCNR ）的线性回归方程为水稻冠层叶片碳氮比的最佳监测模型。模型经过不同生育时期数据的交叉测试和独 立试验资料的检验，得出对冠层叶片碳氮比的预测精确度范围为0.687～0.986，准确度为0.907～1.126，相对跟均方差为 7.07～18.25，表明水稻冠层高光谱特征可以用来定量估测不同栽培条件下叶片碳氮比的变化状况。 关键词：光谱分析，光谱仪，参数估算，监测模型，叶片碳氮比 中图分类号：S127 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2009 ）-3-0 135-07 周冬琴，朱 艳，杨 杰，等.基于冠层高光谱参数的水稻叶片碳氮比监测[J].农业工程学报，2009，25(3)：135－141. Zhou Dongqin, Zhu Yan, Yang Jie, et al. C/N content ratio of rice leaf monitoring based on canopy hyperspectral parameters[J]. Transactions of the CSAE, 2009,25(3) ：135－141.(in Chinese with English abstract) [13] 系。田永超等 研究了冠层反射光谱与小麦绿叶糖氮比 0 引 言 的关系，发现小麦叶片糖氮比与绿度调节植被指数具有 植物碳氮比是农业、生态和全球变化研究领域广泛 良好的相关性。 关注的重要因子。在植物生产中，植株体内可溶性糖与 已有的研究表明，利用反射光谱特征估测植物叶片 全氮的比值 （C/N ），反映了植株的碳氮代谢状况，尤其 的碳氮比是可行的，但所采用的试验环境、处理设置、 是在谷类作物生育后期植株碳氮比与籽粒灌浆和品质形 数据容量等存在一定的局限性，因而其可靠性和适用性 成密切相关，因而作物碳氮比在生长诊断和生产力预测 有待进一步的明确。此外，已有研究主要是基于多光谱 中具有重要意义。在生态系统研究领域，碳氮比是许多 反射率的测试和分析，其波段较少，且分辨率低。而高 [1] 重要生态模型的驱动变量 ，同时也是碳循环和氮循环研 光谱遥感技术以其高分辨率、窄波段的特点在植物理化 究中的一个关键参数，被看作全球气候变化和营养元素