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应用图像分析技术进行棉花氮素营养诊断的研究

王娟

   在2004~2005年的大田试验的基础上,结合常规观测手段,研究应用数字图像分析技术诊断棉花氮素营养状况的可行性。建立了近地面数码相机图像获取方法,提取和筛选出了表征棉花氮素营养状况的特征光谱参数,分析了棉花地面覆盖度与叶面积指数、棉花地上部分生物量、棉花吸氮量之间的相关性;通过田间校验,均获得了较高的正确诊断率。主要研究结果如下: 1.应用数字图像分析技术可以作为棉花氮素营养诊断的方法。从棉花冠层获取的特征光谱参数与棉花植株全氮含量、棉花叶片含氮量之间在不同生育期都表现出显著的相关关系;尤其是在出苗后98天相关系数最好。标准化绿光g)值在不同时期与棉花全氮、棉花叶片含氮量的相关系数值达到最高,可以作为棉花氮素营养诊断的指标。在不同时期棉花冠层光谱参数与产量在之间也存在较好的相关性。参数DGCI在全生育期的变化与植株全氮表现出相同的趋势,二者之间达到极显著相关,可以用DGCI来判断作物的氮素营养状况。 2.在获取棉花冠层图像时,在60o拍摄角度下获取的冠层特征光谱参数值与棉花全氮含量与叶片含氮量的相关性最好。在阴天与晴天下获取的冠层光谱参数之间没有显著性差异,但在阴天获取的图片更有利于处理图像工作的进行。在四种曝光模式下获取的特征光谱参数没有显著性差异,运用这几种模式都可以进行拍照。在3.0米下获得的冠层图像,光谱参数的变异系数小于在1.0米下获取的变异系数。 3.叶片含水量对光谱参数的影响较大,模拟试验表明在叶片离体的0~1小时之内随着含水量变化光谱参数的变化最大。叶片含水量与g值之间存在极显著的线性相关,表明光谱参数明显受到叶片含水量的影响。不同灌溉量下棉花冠层光谱参数H、Sa、Br、R、G、B和g值之间都没有显著差异,说明图像分析虽然在离体叶中可以检测到叶片含水量区别,但是在大田生产中尚难以应用。不同品种间光谱参数有显著差异,因此不能用同一参数判断不同品种的氮素营养状况。 4.在棉花全生育期内,地面覆盖度与棉花叶面积指数、生物量及吸氮量呈显著相关,在出苗后0~80天达到极显著相关。经检验,地面覆盖度可以很好的预测棉花的叶面积指数、生物量及吸氮量,相对误差分别为26.2%、11.42%和3.37%。 5.在不同生育期,SPAD值与特征光谱参数g值之间的相关性达到显著水平,表明图像分析与SPAD仪均可以作为作物氮素营养诊断的技术手段,图像分析可以进行植株的全体分析并且简单快速。棉花叶片的叶绿素含量与SPAD值呈线性相关,其中与叶绿素a的相关性较好,而与叶绿素b的相关性较差。在不同生育期棉花全氮含量与SPAD之间存……   
[关键词]:棉花;数字图像;特征光谱参数;氮素营养诊断
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:石河子大学2006年