全 文 ：第 11卷 第 2期
2 0 0 3年 4月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．11 NO．2
Apri1， 2003
冬小麦植被指数变化及其影响因子初探 *
毛学森 张永强 沈彦俊
(中国科 学院石 家庄农业现代化研 究所 石 家庄 050021)
摘 要 对冬小麦植被 指数(NDVI)变化规律 、不 同品种冬小 麦植 被指数差 异 、农 田水肥状况对 植被指数 的影 响 以
及植被 指数与叶面 积指数的关 系研 究结果表 明 ，冬 小麦植被指数具 有 日变化 规律 ，且 随冬小 麦生长发 育 而变化 ，即
小麦 生长旺盛 时植 被指数数值 较大。不 同小麦 品种植被 指数表现 出基 本一致 的季节 变化特 点 ，农 田水 肥条件 交互
影 响小麦植被指 数 ，水 分胁迫 时肥 料对植被指 数的影响 明显，而水 分满足 时肥 料对植被指 数的影响不 明显。
关键词 植被指数 动态变化 影响因子
Analysis dynamics and influence elements of winter wheat normalized difference vegetation index in mountain—foot
plain．MAO Xue—Sen。ZHANG Yong-Qiang，SHEN Yan—Jun(Shijiazhuang Institute of Agricultural Modernization，
Chinese Academy of Sciences，Shijiazhuang 050021)，CJEA，2003，ll(2)：35～36
Abstract Normalized difference vegetation index(NDⅥ )is calculated from reflectance measurements in the red-NIR of
the spectrum：NDⅥ =(NIR—R)／(NIR+R)．The amount of energy reflected from a plant in the visible and near in—
flared portion of the spectrum has been correlated tO many crop characteristics．In this paper we have measured the daily
and seasona1 NDⅥ dynamics and the effeCtS of 1eaf area index(LAI)and wheat variety on NDⅥ ．The results show
that with the development of winter wheat，NDVI changes，and during daytime，from sunrise tO sunset，NDⅥ changes
too．There is high correlation between NDvI and LAI and different wheat varieties have different NDv1．
Key words Normalized difference vegetation index，Dynamic，Influence
近年来随着遥感技术的发展 ，利用遥感信息获取植被指数定性 和定量评价植 被覆 盖及其生 长力方法 已
被广泛应用⋯。植被指数(Normalized Difference Vegetation Index，简称 NDVI)是基于物理知识 ，将 电磁波
辐射 、大气 、土壤 、植被覆盖等结合相互作用，对植物在红光和近红外波段 的光谱进行组合 ，其公式为 NDVI
= (NIR—R)／(NIR+R)，其中 NIR和R分别代表近红外和红光波段的反射率。研究结果表明它比单波
段探测生物量具有更好的灵敏性，是衡量农作物生长发育的重要指标 。但遥感图像是对地物的反映，其精
确程度取决于遥感器材精度、大气和下垫面状况等因素，其中目标地物的反射率及其光谱分布是其基础，故
研究植被指数特性对遥感技术的准确应用具有重要意义。
1 试 区概况与研究方法
试验在中国科学院栾城农业生态系统试验站进行 ，该站位 于太行山山前平原 ，为华北 主要粮食产 区，区
内土地平整，土层深厚，土质良好，属暖温带半湿润半干旱季风气候，光热资源较丰富，年均降水量 480．7mm
且主要集中在夏季，雨热同期，有利于夏播作物生长。冬小麦生长期间平均降水量为137．5mm，占年降水量
的 27％，水分条件是影响冬小麦产量的关键因素，地下水是该区主要灌溉水源，近年因气候干旱，地下水位
连年下降。试验采用“高优 503”、“9204”和“4185”3个冬小麦品种，设低肥、中肥、高肥和 1水、2水、3水 9个
水平水肥耦合处理 ，主要观测项 目有植被指数 、生物量、叶面积指数 、土壤含水量。植 被指数采用美国 DY—
CAM INC公司生产 的 Model 4 color Digital stil Camera捕获 图像 ，选择 晴天进行观测 ，每天上午 10：00和下
午 2：00各观测 1次，联合观测时每 2h观测 1次，每次捕获图像 3～4张(相机角度均控制在 45。～60。)。土
壤水分用英国 IH一2型 中子仪监测，测量深度为 lOcm、30cm、50cm、70cm、90cm、1lOcm、130cm、150cm、
170cm、190cm土层。生物量测定每次取样 30株，叶面积采用手工方法，每 7d观测 1次。
* 河北省科技攻关项 目(01220703D)、中国科学 院知识创新项 目(KXCX-Sw-317-02)和国家重点基础研究 (973)发 展规划项 目共同资助
收稿151期：2002-06-06 改回151期：2002-07-31
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中 国 生 态 农 业 学 报 第 11卷
0 40
0 35
0 30
裁 0 25
蒌0．20
增 0 15
0．10
0．05
0．O0
7：00 9：00 I1：00 I3：00 I5：00 I7：00 I9：00
时 间
2 结果与分析
2．1 冬小麦植被指数日变化规律
试验分别于 2001年 5月 12日和 19日天气晴朗下 7：O0～
19：00每 2h观测 1次植被指数 (见图 1)，结果表 明孕穗 ～灌浆
期水肥供应充足的冬小麦 1天中 11：00～15：00间植被指数高
于早晨和晚上 ，且植被指数 1天变化为 0．1～0．15，植被指数 日
变化与太阳辐射和太阳高度角在 1天中的变化有关，因此利用
植被指数进行植被覆盖研究应考虑植被指数的 日变化影响。
2．2 不同品种冬小麦植被指数变化规律
图l 冬小麦檀被指数日变化 植被指数测定结果表 明(见 图 2)，3个冬 小麦 品种植 被指
Fig．1 D i1y。h g 。f NDVI i i t heat fie1d数的季节变化均表现 出较好 的一致性 ，冬小麦拔节 ～孕穗期植
被指数为 0．3～0．4，上升缓慢；小麦抽穗～灌浆期由于冬小麦
营养生长和生殖生长并进，光合作用加强，植被指数显著增
加；灌浆后期冬小麦以生殖生长为主，并随植株变黄其叶绿
素减少 ，叶片内部细胞 间隔被填满 ，冬 小麦植被指数 降低。
3个冬小麦品种植被指数数量存在明显差异，其中“4185” 鍪
植被指数最高，“高优503”最低。对3个冬小麦品种植被指 薹
数进行 F检验得出“9204”与“高优 503”之间 F=0．8195；
“高优 503”与“4185”之间 F=0．9500；“9204”与“4185”之间
F=0．8149，且回归分析结果表明它们之间均为直线相关 ，
复相关系数分别为 R．24185”～-92 =0．7853，R 高优5 ～-92 ： 日期(月．日)
0．8803，R"24185"
~ "高优503”=0．6065。
2．3 植被指数与叶面积指数的关系 图2 不同品种冬小麦生育期檀被指数变化规律
对“9204，冬小麦品种孕穗～灌浆期植被指数与叶面积 Fig·2 Dyn mi of NDⅥ in di “ hea i ies
指数相关性分析发现，植被指数与叶面积指数存在高度线性相关，其关系式为：
： 0．0973x一0．2403 (R =0．9769) (2)
式中， 为植被指数，z为叶面积指数，这表明随冬小麦绿叶的增多，叶面积指数不断增大，冬小麦对红光波
段的吸收率增大，对近红光的反射率增大，植被指数相应增加，故二者指数是反映冬小麦生长的重要指标。
2．4 水肥交互作用对植被指数的影响
小麦拔节期对不同水肥处理的冬小麦植被指数值的观测结果表明(见图 3)，低水和中水处理中高肥的
0 40
0 38
羹。‘3
羹0_34
0．32
0-30
鐾 誉 瞽 鐾 鐾 誉 暮 鬻 罄
肇 廿 框 枢 廿 牮 警 廿 枢
* * * * * * * * *
擘 晕 晕 廿 廿 廿 枢 框 框
图 3 水肥 交互作用对檀 被指数 的影 响
Fig．3 Etfects of water and fertilization Oil NDvI
显一致性 。
植被指数最大；而高水处理中中肥的植被指数最大，故水分胁
迫时肥料对植被指数的影响明显，而水分满足时肥料对植被指
数的影响则不明显 ，低肥和中肥条件下植被指数主要受水分条
件的影响，而高肥条件下中水处理植被指数最高。
3 小 结
植被指数的变化与作物生长状况、发育时期关系密切，且
其数值变化受太阳高度角和太阳辐射的影响，太阳高度角越大
其植被指数值越高，冬小麦叶面积指数与植被指数间存在较好
的线性相关 ；农 田水肥条件交互影响冬小麦的植被指数 ，水 分
胁迫时肥料对植被指数的影 响明显 ，而水分满足时肥料对植 被
指数的影响则不明显，不同品种间小麦植被指数的变化具有明
参 考 文 献
1 李晓兵，史陪军．中国典型植被指数 NDVI动态变化与气温、降水变化的敏感性分析．植物生态学报，2000(3)：379～382
2 王 珂．植物营养胁迫与光谱特性．国土资源遥感，1999(1)：9～14
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