不同作物叶片和茎全磷含量与高光谱植被指数的关系

作者：许嘉桐; 陈书涛^*; 张苗苗; 夏可; 王晖

来源：河南农业科学, 2022, 51(09): 141-150.

DOI：10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.09.015

• 作物
• 叶片
• 茎
• 全磷含量
• 高光谱植被指数
• 模拟

为研究不同作物叶片和茎全磷含量与不同高光谱植被指数的关系，于2020年11月至2021年10月进行田间试验，测定冬小麦、油菜、蚕豆、大豆、玉米、红薯6种作物不同生长阶段的叶片、茎全磷含量和高光谱冠层反射率，进而计算归一化植被指数（NDVI）、差值植被指数（DVI）、比值植被指数（RVI）、增强植被指数（EVI）、光化学植被指数（PRI）、红边叶绿素指数（RECI）6种高光谱植被指数。利用Pearson相关分析研究了不同作物叶片、茎全磷含量与高光谱植被指数的关系，并以多元非线性回归建立了基于高光谱植被指数的叶片、茎全磷含量模拟模型。结果表明，随着作物生长，冬小麦、油菜、蚕豆、大豆叶片全磷含量逐渐降低，玉米、红薯叶片全磷含量在生长季中期较高，6种作物茎全磷含量与叶片全磷含量的季节变化规律类似。6种作物叶片全磷含量季节平均值均高于茎全磷含量季节平均值。6种作物NDVI、DVI、RVI、EVI、PRI、RECI在生长中期相对较高。6种作物叶片全磷含量与不同高光谱植被指数之间的相关系数不同，且与叶片和茎全磷含量存在显著相关关系的高光谱植被指数也不同。基于6种植被指数NDVI、DVI、RVI、EVI、PRI、RECI的模型可模拟6种作物叶片全磷含量33.9%(R2=0.339)～75.2%(R2=0.752)的季节变化，6种作物叶片全磷含量实测值与模拟值之间的一元线性回归线接近1∶1线，一元线性回归方程R2=0.657。基于5种植被指数NDVI、RVI、EVI、PRI、RECI的模型可模拟6种作物茎全磷含量23.4%(R2=0.234)～60.0%(R2=0.600)的季节变化，6种作物茎全磷含量实测值与模拟值之间的一元线性回归线接近1∶1线，一元线性回归方程R2=0.524。不同作物叶片或茎全磷含量的特征植被指数不同，基于多种植被指数的多元回归模型可较好地模拟冬小麦、油菜、蚕豆、大豆、玉米、红薯叶片和冬小麦、油菜、玉米、红薯茎全磷含量季节变化。

• 单位
  南京信息工程大学; 江苏省农业气象重点实验室