玉米光谱氮营养诊断技术研究进展(2)

　　2.1 光谱与作物氮素的关系
　　氮素是植物生命周期内最基本的营养元素之一，支持着其光合作用和生态系统生产力，影响着植物的生长发育、果实总产量和外观品质等。1棵玉米体内的全氮量约为其植株干重的0.3%～5.0%，叶绿素的组成少不了氮素参与，其中叶绿素a和叶绿素b中都有氮，叶绿素是作物光合作用必不可少的[3] 。研究发现，645～665nm波长处的光叶绿素吸收最强， 430～450nm处的波段次之。橙光、黄光和绿光处于叶绿素的不明显吸收区域，叶绿素吸收绿光极其微弱，甚至最少。
　　2.2 叶绿素相对含量诊断
　　叶片氮含量的分布和叶绿素含量分布趋势类同，因此可通过测定玉米叶片叶绿素含量来反演玉米植株氮含量。研究发现，940nm 和 650nm 附近波长的反射率是叶绿素的敏感点[4]。但是单一波段的光谱易受生物量、品种、叶片厚度等的影响，两波段取对数后作差可以提高叶绿素相对含量精度。
　　式中，K 为常数；IRT为中心波长940nm近红外光源透过叶片后的接收到的光强度；IR0为中心波长940nm近红外光源光强度；RT为650nm中心波长红光光源透过叶片后接收到的光强度；R0为中心波长650nm红光光源强度。
　　据此，日本美能达公司于20世纪80年代末推出了一款便携式叶绿素诊断仪（简称SPAD-502），用于田间作物氮素诊断，根据模型计算追施肥量。研究表明，利用SPAD给东北春玉米追施肥，尿素的预测准度达67%。
　　2.3 植被指数诊断
　　植被指数是表示地表植被的一个度量。通过不同波段光谱变化率组合而得，它反映着植被繁衍变化的信息。其也类似SPAD原理，区别在于波段选择不同，公式的表达方式不同。通常植被指数的设计是选用可见光和近红外光的组合来设计的。近红外和红色可见光的比值与其植被对应的叶绿素真实含量密切关联。
　　NDVI（Normalized Difference Vegetation Index）归一化植被指数，是研究植被发育状况及其所在空间内，其分布密度的最佳指标参数，使用660nm红光反射率和940nm近红外光反射率组合来设计NDVI。NDVI值与其所在的植被叶绿素含量趋势相同。

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