智能手机图像参数与玉米氮素营养状况关联解析

作者：魏雪; 贾彪^*; 兰宇; 马胜利; 马健祯; 蒋鹏; 孙权

来源：生态学杂志, 2021, 40(08): 2656-2664.

DOI：10.13292/j.1000-4890.202108.034

• 玉米
• 手机图像
• 色彩参数
• 关联解析
• 氮营养诊断

发展便携的作物氮素营养诊断方法,可以有效监测玉米营养状况,精准实现氮肥施用量推荐,快速完成水肥一体化条件下滴灌玉米各生育时期氮肥追施。本研究利用智能手机照相技术获取2年不同施氮量下玉米四叶期至乳熟期冠层RGB图像,计算得到7种通用的色彩参数,分析色彩参数与植株氮浓度(NP)的相关关系,构建植株氮浓度与手机图像色彩参数模型,利用决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)、平均相对误差(nRMSE)进行模型精度评价。结果表明:玉米植株氮浓度随施氮量增加而增加;六叶期植株氮浓度与图像蓝光标准化值(NBI)呈显著正相关,与归一化差异黄度指数(NDYI)呈显著负相关;抽雄期植株氮浓度与图像绿光标准化值(NGI)、红绿蓝植被指数(RGBVI)、归一化差异黄度指数(NDYI)均呈极显著负相关,与蓝光标准化值(NBI)呈极显著正相关;六叶期植株氮浓度与色彩参数NDYI拟合效果最优,决定系数为0.796和0.821(2年),变异系数为2.14%和2.32%;抽雄期植株氮浓度与色彩参数NBI拟合最优,决定系数为0.836和0.773,变异系数为2.49%和2.21%;六叶期植株氮素营养诊断模型为NP=5.38×NDYI-1.09(R2=0.736);抽雄期植株氮素营养诊断模型为NP=2.07×103×NBI3.31(R2=0.791);模型检验结果 R2分别为0.734、0.790,RMSE为0.363、0.746,nRMSE为1.52%、4.01%,均方根误差和标准均方根误差较小,预测模型精度较高,因此,利用智能手机图像参数可定量估测宁夏滴灌玉米植株氮浓度,为作物氮素营养诊断提供理论参考。

• 单位
  宁夏大学