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高光谱可以检测冬小麦倒伏情况吗?

发布时间:2023-07-27
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倒伏发生后,冬小麦光合作用降低,部分叶片和茎秆腐烂,影响光合产物的形成和运输,最终导致冬小麦产量大幅度降低。那么,有没有一种技术可以检测这种情况的发生,高光谱可以吗?本文结合现有资料和研究成果,进行了简单总结。

倒伏发生后,冬小麦光合作用降低,部分叶片和茎秆腐烂,影响光合产物的形成和运输,最终导致冬小麦产量大幅度降低。那么,有没有一种技术可以检测这种情况的发生,高光谱可以吗?本文结合现有资料和研究成果,进行了简单总结。


冬小麦


有学者利用地面光谱技术,通过测定自然条件下正常冬小麦和倒伏冬小麦的冠层光谱,结合光谱特征分析技术,揭示冬小麦倒伏与冠层光谱的响应机理。实验结果和分析如下:

 

1. 正常冬小麦和倒伏冬小麦的光谱差异

由图1可知,倒伏冬小麦的反射率比正常冬小麦的反射率高。正常冬小麦已接近成熟,叶片发黄,不具备绿色植被的光谱特征,而倒伏冬小麦由于发育进程受阻,叶片发绿,因此,倒伏冬小麦具有典型的绿色植被的光谱特征。

 

正常冬小麦和倒伏冬小麦的光谱


2. 不同冬小麦倒伏水平下的原始光谱分析

从图2可以看出,随着冬小麦倒伏程度的增加,冬小麦的绿光区域和近红外区域的光谱反射率也增大,说明光谱的反射率与冬小麦的倒伏程度呈正相关。在可见光范围内,随着波段的增加,正常冬小麦反射率是均匀增加的,而在红边区域内(680~760nm)光谱反射率随着倒伏程度的增加呈突然陡增的规律,说明冬小麦的“红边”与倒伏有关。倒伏发生时,冬小麦尚未成熟,倒伏冬小麦冠层光谱具有绿色植物的光谱特征,且随着其倒伏程度增加,冬小麦成熟度减小,其冠层光谱表现出绿色植物的光谱特征也更加明显。

 

2.不同冬小麦倒伏水平下的原始光谱分析


3. 不同冬小麦倒伏水平下的一阶微分光谱分析

从图3可以看出,冬小麦的红边位置在红边区域内(680~760nm),倒伏冬小麦的红边面积和红边幅值比正常冬小麦大。随着冬小麦倒伏程度的增加,红边幅值和红边面积差异明显。说明光谱的红边特征与冬小麦的倒伏程度有关。

 

3.不同冬小麦倒伏水平下的一阶微分光谱分析


4. 不同冬小麦倒伏水平下的“红边”特征分析

由表1可知,冬小麦在受到倒伏胁迫后,其红边位置会随着冬小麦倒伏程度增加从691nm处移动到699nm处,冬小麦的红边幅值和红边面积会随着冬小麦倒伏程度的增加而增加。表明冬小麦倒伏越严重,红边位置会发生明显红移,冬小麦倒伏红边幅值和红边面积与倒伏严重程度呈正相关。

 

表1不同冬小麦倒伏水平下的“红边”特征


本研究表明,光谱的反射率与冬小麦的倒伏程度呈正相关,不同倒伏程度下冬小麦红边特征差异性显著,红边位置随着倒伏程度的加大而出现“红移”,红边幅值和红边面积也呈现增加的趋势。

本研究证实,冬小麦倒伏与光谱存在显著的响应关系,利用高光谱分析技术来监测冬小麦倒伏及倒伏程度存在理论可行性。

 


本文标签: 倒伏冬小麦高光谱

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