高光譜可以檢測冬小麥倒伏情況嗎?
發(fā)布時間:2023-07-27
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倒伏發(fā)生后,冬小麥光合作用降低,部分葉片和莖稈腐爛,影響光合產(chǎn)物的形成和運輸,最終導致冬小麥產(chǎn)量大幅度降低。那么,有沒有一種技術可以檢測這種情況的發(fā)生,高光譜可以嗎?本文結(jié)合現(xiàn)有資料和研究成果,進行了簡單總結(jié)。
倒伏發(fā)生后,冬小麥光合作用降低,部分葉片和莖稈腐爛,影響光合產(chǎn)物的形成和運輸,最終導致冬小麥產(chǎn)量大幅度降低。那么,有沒有一種技術可以檢測這種情況的發(fā)生,高光譜可以嗎?本文結(jié)合現(xiàn)有資料和研究成果,進行了簡單總結(jié)。
有學者利用地面光譜技術,通過測定自然條件下正常冬小麥和倒伏冬小麥的冠層光譜,結(jié)合光譜特征分析技術,揭示冬小麥倒伏與冠層光譜的響應機理。實驗結(jié)果和分析如下:
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1.?正常冬小麥和倒伏冬小麥的光譜差異
由圖1可知,倒伏冬小麥的反射率比正常冬小麥的反射率高。正常冬小麥已接近成熟,葉片發(fā)黃,不具備綠色植被的光譜特征,而倒伏冬小麥由于發(fā)育進程受阻,葉片發(fā)綠,因此,倒伏冬小麥具有典型的綠色植被的光譜特征。
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2.?不同冬小麥倒伏水平下的原始光譜分析
從圖2可以看出,隨著冬小麥倒伏程度的增加,冬小麥的綠光區(qū)域和近紅外區(qū)域的光譜反射率也增大,說明光譜的反射率與冬小麥的倒伏程度呈正相關。在可見光范圍內(nèi),隨著波段的增加,正常冬小麥反射率是均勻增加的,而在紅邊區(qū)域內(nèi)(680~760nm)光譜反射率隨著倒伏程度的增加呈突然陡增的規(guī)律,說明冬小麥的“紅邊”與倒伏有關。倒伏發(fā)生時,冬小麥尚未成熟,倒伏冬小麥冠層光譜具有綠色植物的光譜特征,且隨著其倒伏程度增加,冬小麥成熟度減小,其冠層光譜表現(xiàn)出綠色植物的光譜特征也更加明顯。
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3.?不同冬小麥倒伏水平下的一階微分光譜分析
從圖3可以看出,冬小麥的紅邊位置在紅邊區(qū)域內(nèi)(680~760nm),倒伏冬小麥的紅邊面積和紅邊幅值比正常冬小麥大。隨著冬小麥倒伏程度的增加,紅邊幅值和紅邊面積差異明顯。說明光譜的紅邊特征與冬小麥的倒伏程度有關。
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4.?不同冬小麥倒伏水平下的“紅邊”特征分析
由表1可知,冬小麥在受到倒伏脅迫后,其紅邊位置會隨著冬小麥倒伏程度增加從691nm處移動到699nm處,冬小麥的紅邊幅值和紅邊面積會隨著冬小麥倒伏程度的增加而增加。表明冬小麥倒伏越嚴重,紅邊位置會發(fā)生明顯紅移,冬小麥倒伏紅邊幅值和紅邊面積與倒伏嚴重程度呈正相關。
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本研究表明,光譜的反射率與冬小麥的倒伏程度呈正相關,不同倒伏程度下冬小麥紅邊特征差異性顯著,紅邊位置隨著倒伏程度的加大而出現(xiàn)“紅移”,紅邊幅值和紅邊面積也呈現(xiàn)增加的趨勢。
本研究證實,冬小麥倒伏與光譜存在顯著的響應關系,利用高光譜分析技術來監(jiān)測冬小麥倒伏及倒伏程度存在理論可行性。
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