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摘 要 【目的】通过分析不同钾素水平下甜菜全钾含量与冠层高光谱数据以及农艺参数的相关 关系,构建甜菜钾素反演模型,实现甜菜各器官全钾含量的高光谱监测,为甜菜钾素田 间快速无损诊断提供支持。 【方法】以KWS9147 (Beta vulgaris L. )为供试材料,设置 4 个 K2O 施用水平 K0 (0 kg/hm2 2 2 2 )、K1 (67.5 kg/hm )、K2 (135 kg/hm )、K3 (202.5 kg/hm )的田间控制试验。 使用 ASD 野外高光谱仪测定甜菜冠层反射光谱数据以及各器官全钾含量,分析甜菜冠 层原始光谱反射率、一阶导数光谱反射率与甜菜全钾含量的相关关系,建立甜菜高光谱 数据与全钾含量估算模型。 【结果】(1)钾肥调控下滴灌甜菜干物质积累差异较大,其中K3 处理地上部分干物质 积累量显著高出其它处理,地上部干物质快速积累期持续时间(26d )以及干物质最大积 -1 -1 累速率(2.75 g·plant ·d )均最大;K2 处理地下部分干物质积累量显著高出其它处理, -1 -1 地下部干物质快速积累期持续时间(36d )以及干物质最大积累速率(4.10 g·plant ·d ) 均最大。各处理叶面积指数(LAI )随着生育时期的推进呈先升高后下降趋势,并在块 根膨大期达到峰值(4.54-5.75 ),但处理间无显著差异。 (2 )各处理甜菜叶片、叶柄以及块根含钾量均随着生育时期的推进呈现先升高后降低 的趋势,均在块根膨大期达到最大。处理间叶片和叶柄含钾量在 K2 处理达到峰值(分 别为 4.71g/kg 和 5.21g/kg ),块根含钾量在K3 处理达到峰值(2.77g/kg )。甜菜产量表现 为 K0 <K1 <K3 <K2 ,含糖率表现为K0 <K3 <K2 <K1 ,产糖量表现为K0 <K1 <K3 < K2 ,三个指标在处理间均未达到显著差异。 (3 )不同生育时期红边位置均出现“蓝移”现象,从前到后期较叶丛期分别向左偏移 5nm、7nm、6nm 。不同钾素水平下冠层高光谱反射率在近红外波段差异明显,与K0 相 比,K1 和 K2 的冠层高光谱反射率分别增加了 2.2%-6.3%和 6.3%-11.6%,K3 的冠层高 光谱反射率减少了 7.5%-13.1% 。 (4 )甜菜叶片、叶柄、块根全钾含量与原始光谱反射率的最大相关性在可见光波段分别 达到 0.646、0.480、0.401 ,在近红外波段分别达到0.684、0.472、0.387 ,与一阶导数反 射率的最大相关性在可见光波段分别达到 0.720、0.657、0.441 ,在近红外波段分别达到 0.699、0.662、0.403 。 【结论】基于高光谱特征参数 Dr436 构建的幂函数y=14.72x 1.391 与植被指数 Dr725-Dr689 所构建的一元线性函数y=12.85x+5.673 能较好预测甜菜叶片全钾含量,R2 分别为 0.720、 0.799 ;基于高光谱特征参数 Dr1168 构建的二次项函数y=-47.61x 2 +147.3x-13.48 与植被 指数 Dr748/Dr556 所构建的二项式函数 y=-1.946x 2 +55.61x+0.6155 能较好预测甜菜叶柄 全钾含量,R2 分别为 0.677、0.697 ;所建立函数均难以精确估测块根全钾含量。 关键词:冠层光谱;甜菜全钾;一阶导数;光谱特征参数;植被指数;估算反演模型 II Abstract 【Purpose 】By analyzing the correlation between sugarbeet total potassium content and canopy hyperspectral data and ag
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