全 文 ：摇 核 农 学 报摇 圆园员猿袁圆苑渊圆冤院园圆圆缘 耀 园圆猿园允燥怎则灶葬造 燥枣 晕怎糟造藻葬则 粤早则蚤糟怎造贼怎则葬造 杂糟蚤藻灶糟藻泽
收稿日期院圆园员圆鄄园缘鄄园源摇 接受日期院圆园员圆鄄员圆鄄园猿
基金项目院中央高校基本科研业务费专项资金项目 渊 载阅允运圆园员园悦园苑园 冤袁国家 野愿远猿 冶 计划 渊 圆园员圆粤粤员园员怨园源 冤袁重庆市科技攻关计划项目
渊圆园员员郧郧月园员愿冤袁国家科技部科技支撑计划渊圆园员圆月粤阅猿缘月园愿冤袁重庆市经济和信息化委员会野两化融合冶项目
作者简介院易时来渊员怨苑愿鄄冤袁男袁湖南岳阳人袁硕士袁副研究员袁研究方向为柑橘栽培生理与农业信息技术遥 栽藻造院 园圆猿鄄远愿猿源怨苑圆远曰耘鄄皂葬蚤造院赠蚤泽澡蚤造葬蚤岳
糟则蚤糟援 糟灶袁 赠蚤泽澡蚤造葬蚤岳 员圆远援 糟燥皂
文章编号院员园园园鄄愿缘缘员渊圆园员猿冤园圆鄄园圆圆缘鄄园远
基于冠层光谱的锦橙叶片磷素营养监测研究
易时来摇 邓摇 烈摇 何绍兰摇 郑永强摇 吕摇 强摇 谢让金
渊西南大学 辕中国农业科学院柑桔研究所袁重庆摇 源园园苑员圆冤
摘摇 要院以盆栽蓬安 员园园 号锦橙施肥调控试验为基础袁利用田间冠层光谱信息探索建立植株磷素营养监
测技术与方法遥 通过采集蓬安 员园园 号锦橙 怨缘 个单株样本的冠层光谱信息和室内检测分析叶片磷含量袁
随机选取 苑远 个作为建模样本袁员怨 个为检验样本袁运用多种光谱预处理方法和偏最小二乘法渊孕葬则贼蚤葬造 造藻葬泽贼
泽择怎葬则藻 皂藻贼澡燥凿袁孕蕴杂冤及内部交叉验证方法建立校正模型与模型检验遥 结果表明袁经多种光谱预处理方法
的建模结果比较袁冠层原始反射光谱经二阶求导和 杂晕灾处理后建立的蓬安 员园园 号锦橙叶片磷含量冠层
光谱监测模型预测能力和稳健性最佳袁其主成分数 源 个袁能表达全波段 远猿豫的信息曰校正模型相关系数
为 园郾 怨园袁偏差 月蚤葬泽 越 圆郾 源缘耘 原员园袁且 砸酝杂耘悦和 砸酝杂耘孕均最小遥 模型检验预测的决定系数 砸圆 越 园郾 愿缘遥 因
此袁利用二阶导数及标准归一化 渊杂贼葬灶凿葬则凿 灶燥则皂葬造 增葬则蚤葬贼藻 贼则葬灶泽枣燥则皂葬贼蚤燥灶袁杂晕灾冤预处理的田间冠层光谱信
息快速无损监测蓬安 员园园 号锦橙叶片磷含量具有一定的可行性遥
关键词院锦橙叶片曰磷素营养曰冠层光谱曰监测
酝燥灶蚤贼燥则蚤灶早 蕴藻葬枣 孕澡燥泽责澡燥则怎泽 晕怎贼则蚤贼蚤燥灶 月葬泽藻凿 燥灶 悦葬灶燥责赠
杂责藻糟贼则怎皂 燥枣 允蚤灶糟澡藻灶早 韵则葬灶早藻 咱悦蚤贼则怎泽 杂蚤灶藻灶泽蚤泽渊蕴援 冤暂
再陨 杂澡蚤鄄造葬蚤摇 阅耘晕郧 蕴蚤藻摇 匀耘 杂澡葬燥鄄造葬灶摇 在匀耘晕郧 再燥灶早鄄择蚤葬灶早摇 蕴灾 匝蚤葬灶早摇 载陨耘 砸葬灶早鄄躁蚤灶
渊杂燥怎贼澡憎藻泽贼 哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠 悦蚤贼则怎泽 砸藻泽藻葬则糟澡 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻袁悦澡蚤灶藻泽藻 粤糟葬凿藻皂赠 燥枣 粤早则蚤糟怎造贼怎则葬造 杂糟蚤藻灶糟藻泽袁悦澡燥灶早择蚤灶早摇 源园园苑员圆冤
粤遭泽贼则葬糟贼院栽澡藻 责则藻泽藻灶贼 贼澡藻泽蚤泽 蚤泽 遭葬泽藻凿 燥灶 责燥贼贼藻凿 责造葬灶贼泽 孕藻灶早爷葬灶 员园园 允蚤灶糟澡藻灶早 糟燥灶贼则燥造 藻曾责藻则蚤皂藻灶贼袁怎泽蚤灶早 枣蚤藻造凿 糟葬灶燥责赠 泽责藻糟贼则怎皂 蚤灶枣燥则皂葬贼蚤燥灶 贼燥
藻曾责造燥则藻 贼澡藻 皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早 贼藻糟澡灶燥造燥早赠 葬灶凿 皂藻贼澡燥凿泽 燥枣 责造葬灶贼 责澡燥泽责澡燥则怎泽 渊 孕冤 灶怎贼则蚤贼蚤燥灶援 哉泽蚤灶早 贼澡藻 蚤灶凿燥燥则 藻曾责藻则蚤皂藻灶贼泽 燥枣 糟葬灶燥责赠 泽责藻糟贼则怎皂
蚤灶枣燥则皂葬贼蚤燥灶 葬灶凿 造藻葬枣 责澡燥泽责澡燥则怎泽 糟燥灶贼藻灶贼 怨缘 责造葬灶贼 泽葬皂责造藻泽 燥枣 孕藻灶早爷 葬灶 员园园 允蚤灶糟澡藻灶早 憎葬泽 糟燥造造藻糟贼藻凿袁 葬灶葬造赠扎蚤灶早 苑远 泽葬皂责造藻泽 憎葬泽 泽藻造藻糟贼藻凿
则葬灶凿燥皂造赠 糟葬造蚤遭则葬贼蚤燥灶 泽葬皂责造藻泽袁 员怨 葬泽 贼藻泽贼 泽葬皂责造藻泽袁 皂葬灶赠 泽责藻糟贼则怎皂 责则藻贼则藻葬贼皂藻灶贼 皂藻贼澡燥凿泽 葬灶凿 责葬则贼蚤葬造 造藻葬泽贼 泽择怎葬则藻 皂藻贼澡燥凿 渊孕蕴杂冤 葬灶凿 蚤灶贼藻则灶葬造
糟则燥泽泽鄄增葬造蚤凿葬贼蚤燥灶 憎藻则藻 怎泽藻凿 贼燥 藻泽贼葬遭造蚤泽澡 糟葬造蚤遭则葬贼蚤燥灶 皂燥凿藻造泽 葬灶凿 责则燥糟藻泽泽 贼藻泽贼 燥枣 贼澡藻 皂燥凿藻造 葬糟糟怎则葬糟赠援 陨贼 泽澡燥憎泽 贼澡葬贼 贼澡藻 憎葬赠 贼燥 藻泽贼葬遭造蚤泽澡 葬
皂燥灶蚤贼燥则蚤灶早 皂燥凿藻造 憎蚤贼澡 遭藻泽贼 责则藻凿蚤糟贼蚤燥灶 糟葬责葬糟蚤贼赠 葬灶凿 则燥遭怎泽贼灶藻泽泽 燥枣 孕藻灶早爷 葬灶 员园园 允蚤灶糟澡藻灶早 造藻葬枣 责澡燥泽责澡燥则怎泽 蚤泽院 糟燥皂责葬则藻 葬 增葬则蚤藻贼赠 燥枣 泽责藻糟贼则怎皂
皂燥凿藻造蚤灶早 则藻泽怎造贼泽 憎蚤贼澡 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 责则藻贼则藻葬贼皂藻灶贼泽泽 葬灶凿 贼澡藻灶 贼澡藻 燥遭贼葬蚤灶藻凿 燥则蚤早蚤灶葬造 糟葬灶燥责赠 则藻枣造藻糟贼葬灶糟藻 泽责藻糟贼则怎皂 憎葬泽 责则燥糟藻泽泽藻凿 怎泽蚤灶早 贼澡藻 泽藻糟燥灶凿
凿藻则蚤增葬贼蚤增藻 葬灶凿 泽贼葬灶凿葬则凿 灶燥则皂葬造 增葬则蚤葬贼藻 贼则葬灶泽枣燥则皂葬贼蚤燥灶 渊杂晕灾冤 贼则藻葬贼皂藻灶贼援 栽澡藻则藻 葬则藻 源 糟燥皂责燥灶藻灶贼泽 葬灶凿 贼澡藻 皂燥凿藻造 糟葬灶 藻曾责则藻泽泽 远猿豫 燥枣 贼燥贼葬造
遭葬灶凿泽 糟葬造蚤遭则葬贼蚤燥灶 蚤灶枣燥则皂葬贼蚤燥灶院 贼澡藻 糟燥则则藻造葬贼蚤燥灶 糟燥藻枣枣蚤糟蚤藻灶贼 燥枣 糟葬造蚤遭则葬贼蚤燥灶 皂燥凿藻造 蚤泽 园郾 怨园袁贼澡藻 遭蚤葬泽 蚤泽 圆郾 源缘耘 原 员园袁葬灶凿 贼澡藻 则燥燥贼 皂藻葬灶 泽择怎葬则藻 藻则则燥则
燥枣 糟葬造蚤遭则葬贼蚤燥灶 渊砸酝杂耘悦冤 葬灶凿 贼澡藻 则燥燥贼 皂藻葬灶 泽择怎葬则藻 藻则则燥则 燥枣 责则藻凿蚤糟贼蚤燥灶 渊砸酝杂耘孕冤 葬则藻 皂蚤灶蚤皂怎皂援 酝燥凿藻造 糟澡藻糟噪蚤灶早 责则藻凿蚤糟贼藻凿 贼澡藻 糟燥藻枣枣蚤糟蚤藻灶贼 燥枣
凿藻贼藻则皂蚤灶葬贼蚤燥灶 蚤泽 园郾 愿缘援 栽澡藻则藻枣燥则藻袁蚤贼 皂藻葬灶泽 贼澡葬贼 怎泽蚤灶早 枣蚤藻造凿 糟葬灶燥责赠 泽责藻糟贼则葬造 蚤灶枣燥则皂葬贼蚤燥灶 贼澡葬贼 责则藻贼则藻葬贼藻凿 憎蚤贼澡 泽藻糟燥灶凿 凿藻则蚤增葬贼蚤增藻 葬灶凿 杂晕灾 贼燥
则葬责蚤凿造赠 皂燥灶蚤贼燥则 则葬责蚤凿 灶燥灶鄄凿藻泽贼则怎糟贼蚤增藻 孕藻灶早爷葬灶 员园园 允蚤灶糟澡藻灶早 造藻葬枣 责澡燥泽责澡燥则怎泽 糟燥灶贼藻灶贼 憎蚤贼澡 灶燥灶鄄凿藻泽贼则怎糟贼蚤增藻 皂藻贼澡燥凿 澡葬泽 枣藻葬泽蚤遭造藻 贼燥 泽燥皂藻 藻曾贼藻灶贼援
运藻赠 憎燥则凿泽院允蚤灶糟澡藻灶早 造藻葬枣曰 孕澡燥泽责澡燥则怎泽 灶怎贼则蚤贼蚤燥灶曰 悦葬灶燥责赠 泽责藻糟贼则怎皂曰 酝燥灶蚤贼燥则蚤灶早
缘圆圆
核摇 农摇 学摇 报 圆苑 卷
摇 摇 测量作物营养含量水平是精准农业中一项十分重
要的工作袁只有精确诊断作物的营养水平袁才能及时进
行精确尧科学施肥咱员暂 遥 因此袁如何快速尧无损尧准确地
获取作物营养信息袁成为世界各国精准农业研究的热
点之一咱圆袁猿暂 遥 常规实验室化学分析方法虽是测试柑橘
营养元素的主要方法袁但存在费时费工尧破坏植株和时
效性低等缺点曰而田间比色速测方法袁虽实时性强袁但
精度不高遥 植物光谱分析能在不需化学试剂的情况下
快速测试多个指标袁并且操作简单尧自动化程度高遥 因
此袁探索基于光谱技术的柑橘实时快速营养诊断技术袁
对建立和完善果树快速营养诊断与施肥技术体系都具
有重要的理论意义和现实价值遥
柑橘是世界第一大水果作物遥 据统计袁圆园员员 年我
国柑橘种植面积为 圆员猿郾 猿猿 伊 员园源澡皂圆袁产量约 圆远缘园 伊
员园源 贼袁均居世界第 员 位遥 近年来袁有关光谱特性与氮素
营养的关系研究较多袁主要集中在水稻咱源袁 缘暂 尧小
麦咱远 原 愿暂 尧玉米咱怨 原 员员暂 尧棉花咱员圆 原 员源暂 尧油菜咱员缘袁 员远暂等作物上袁而
与作物磷素营养的关系研究甚少咱员苑袁 员愿暂 袁尤其对多年生
常绿柑橘果树的磷素光谱监测诊断研究方面袁鲜见报
道遥
本文以柑橘品种锦橙为对象袁开展叶片磷含量与
田间冠层光谱信息的相关性研究遥 通过多种光谱预处
理方法分析比较袁探索建立叶片磷含量冠层光谱监测
最优模型及技术方法袁以期为柑橘叶片磷含量的快速尧
无损光谱监测以及磷肥合理施用提供技术支持遥
员摇 材料与方法
员郾 员摇 试验材料与试验设计
供试柑橘品种为单系枳渊孕燥灶糟蚤则燥怎泽 贼则蚤枣燥造蚤葬贼藻冤砧蓬
安 员园园 号锦橙渊悦蚤贼则怎泽 杂蚤灶藻灶泽蚤泽渊蕴援 冤糟增援 允蚤灶糟澡藻灶早冤遥
试验设在重庆市北碚区歇马镇中国农业科学院柑
桔研究所盆栽场遥 苗木于 圆园园苑 年 怨 月嫁接袁圆园园愿 年 源
月 缘 日选择刚萌发展开 圆 片幼叶的植株袁露天定植于
近似圆柱体盆钵渊盆钵规格上底直径 伊高 伊下底直径
为 源远糟皂 伊 源远糟皂 伊 猿园糟皂冤中袁每钵 员 株袁共植 员园园 株遥
每钵装土 远远噪早袁土壤 责匀 值 愿郾 园源袁全氮 园郾 园愿猿豫 袁全磷
园郾 园源园豫 渊以 孕 计袁下同冤袁全钾 员郾 圆远豫 渊以 运 计袁下
同冤袁土壤有机质 员缘郾 源早窑噪早 原员曰碱解氮 缘远郾 远源皂早窑噪早 原员袁
有效磷 怨郾 苑缘皂早窑噪早 原员袁速效钾 远园皂早窑噪早 原员遥
从 圆园园愿 年至 圆园员园 年对蓬安 员园园 号锦橙进行不同
氮钾施肥处理遥 氮尧钾均设置 晕园 渊运园 冤尧晕员 渊运员 冤尧晕圆渊运圆冤尧晕猿渊运猿冤尧晕源渊运源冤等 缘 个水平袁圆园园愿 年和 圆园园怨 年
氮渊以尿素计冤尧钾渊以硫酸钾计冤施用量每年分别为
园袁猿园袁苑缘袁怨园 和 员圆园早 辕株曰圆园员园 年氮尧钾施用量分别为
园袁缘园袁员园园袁员缘园 和 圆园园早 辕株遥 将每年的肥料用量平均分
猿 次分别在春梢尧夏梢和秋梢萌动时追肥施用遥 氮肥
施尿素袁含 晕 源远郾 苑豫 曰钾肥施硫酸钾袁含 运圆韵 缘园豫 遥 磷
肥用过磷酸钙渊含 孕圆 韵缘 员圆豫 冤袁每年春梢萌动前进行
基肥施用袁各单株用量一致袁均为 圆缘早 辕株遥 由于有 缘
株苗出现异常袁因此袁本试验实际样本数为 怨缘 株渊单
株为 员 重复冤遥
员郾 圆摇 试验方法
员郾 圆郾 员摇 冠层光谱采集摇 蓬安 员园园 号锦橙冠层光谱利
用美国 粤杂阅公司生产的 云蚤藻造凿 杂责藻糟 匀葬灶凿 匀藻造凿 手持式
光谱辐射仪渊猿圆缘 耀 员园苑缘灶皂冤采集遥 光谱采样间隔约
员郾 缘灶皂袁光谱分辨率为 猿郾 缘灶皂袁视场角为 圆缘毅遥 常规柑
橘叶片营养诊断一般采集 远 月龄叶片袁因此袁冠层光谱
采集选择在 圆园员园 年 员园 月 员远 日 员园院园园 原 员源院园园 晴朗无
云的天气下进行袁测定时探头竖直向下袁放置在离树冠
顶部正上方处袁距离树冠顶部大致在 园郾 缘园皂 位置遥 每
株重复测量 猿 次袁每次保存 员园 条光谱曲线袁取平均值
为该点的冠层光谱参数遥 由于光谱曲线的两端噪声较
大袁因此数据分析时仅选取 源园园 耀 员园园园灶皂 光谱范围的
原始光谱进行分析遥
员郾 圆郾 圆摇 叶片磷含量测定摇 冠层光谱测定后袁同步对应
采集蓬安 员园园 号锦橙植株四周外围的春梢枝条第 猿 耀
缘 片叶袁每株叶片样品 圆园 片袁洗净尧杀青尧烘干和制样
备用遥 叶片磷测定参考叶土壤农化常规分析方法曳 咱员怨暂 袁
即采用浓 匀圆 杂韵源 原 匀圆 韵圆消煮 原美国珀金埃尔默公司蕴葬皂遭凿葬 源缘 紫外可见分光光度计比色法测定遥 怨缘 个试
验样本按建模样本与验证样本的比为 源院员袁随机选取
苑远 个样品组成建模集样本袁剩余的 员怨 个叶片样构成
为预测集样本遥 具体统计结果如表 员 所示遥
员郾 圆郾 猿摇 部分参数及缩写 摇 反射光谱 渊 砸藻枣造藻糟贼蚤增蚤贼赠
泽责藻糟贼则怎皂袁砸杂冤曰一阶导数光谱渊云蚤则泽贼 凿藻增蚤葬贼藻 泽责藻糟贼则怎皂袁
云阅杂冤曰二阶导数光谱渊杂藻糟燥灶凿 凿藻增蚤葬贼藻 泽责藻糟贼则怎皂袁杂阅杂冤曰
倒数对数光谱渊砸藻糟蚤责则燥糟葬造 造燥早葬则蚤贼澡皂 泽责藻糟贼则怎皂袁砸蕴杂冤曰移
动平均平滑渊酝燥增蚤灶早 葬增藻则葬早藻 泽皂燥燥贼澡蚤灶早袁酝粤杂冤曰多元散
射校正渊酝怎造贼蚤责造蚤糟葬贼蚤增藻 泽糟葬贼贼藻则 糟燥则则藻糟贼蚤燥灶袁酝杂悦冤曰标准归
一化 处 理 渊 杂贼葬灶凿葬则凿 灶燥则皂葬造 增葬则蚤葬贼藻 贼则葬灶泽枣燥则皂葬贼蚤燥灶袁
杂晕灾冤曰校正 辕预测相关系数 渊 悦燥则则藻造葬贼蚤燥灶 糟燥藻枣枣蚤糟蚤藻灶贼 燥枣
糟葬造蚤遭则葬贼蚤燥灶 辕 责则藻凿蚤糟贼蚤燥灶袁砸糟 辕 砸责冤曰决定系数渊悦燥藻枣枣蚤糟蚤藻灶贼 燥枣
凿藻贼藻则皂蚤灶葬贼蚤燥灶袁砸圆 冤曰校正 辕预测均方根差 渊 砸燥燥贼 皂藻葬灶
泽择怎葬则藻 藻则则燥则 燥枣 糟葬造蚤遭则葬贼蚤燥灶 辕 责则藻凿蚤糟贼蚤燥灶袁砸酝杂耘悦 辕 砸酝杂耘孕冤遥
远圆圆
摇 圆 期 基于冠层光谱的锦橙叶片磷素营养监测研究
表 员摇 蓬安 员园园 号锦橙叶片磷含量
栽葬遭造藻 员摇 栽澡藻 造藻葬枣 责澡燥泽责澡燥则怎泽 糟燥灶贼藻灶贼泽 枣燥则 孕藻灶早爷葬灶 员园园 允蚤灶糟澡藻灶早 燥则葬灶早藻
指标
陨灶凿藻曾
样本数
杂葬皂责造藻 泽蚤扎藻
均值
酝藻葬灶
标准差
杂阅
标准误
杂耘
怨缘豫置信度
怨缘豫 悦燥灶枣援
怨怨豫置信度
怨怨豫 悦燥灶枣援
含量范围
砸葬灶早藻渊豫 冤
建模样本
酝燥凿藻造蚤灶早 泽葬皂责造藻泽
苑远 园郾 圆怨员园 园郾 圆源苑苑 园郾 园圆愿源 园郾 园缘远远 园郾 园苑缘员 园郾 园远猿 耀 园郾 怨怨愿
预测样本
孕则藻凿蚤糟贼蚤燥灶 泽葬皂责造藻泽
员怨 园郾 猿园猿苑 园郾 圆远圆源 园郾 园远园圆 园郾 员圆远缘 园郾 员苑猿猿 园郾 员员园 耀 园郾 怨园猿
员郾 猿摇 数据处理
冠层光谱数据由美国 粤杂阅 渊 粤灶葬造赠贼蚤糟葬造 泽责藻糟贼则葬造
凿藻增蚤糟藻泽袁月燥怎造凿藻则袁哉杂粤冤 砸杂猿 和 灾蚤藻憎杂责藻糟孕则燥 软件进行
采集和转换袁对采集的原始反射光谱和转换的一阶导
数光谱尧二阶导数光谱和倒数对数光谱数据应用
哉灶泽糟则葬皂遭造藻则 灾怨郾 苑渊悦粤酝韵 粤杂袁韵泽造燥袁晕燥则憎葬赠冤软件进行
偏最小二乘法渊孕葬则贼蚤葬造 造藻葬泽贼 泽择怎葬则藻 皂藻贼澡燥凿袁孕蕴杂冤处理遥
其它数据采用 酝蚤糟则燥泽燥枣贼 燥枣枣蚤糟藻 藻曾糟藻造 圆园园苑 和 杂蚤早皂葬 责造燥贼
员园郾 园 软件进行分析遥
圆摇 结果与分析
圆郾 员摇 蓬安 员园园 号锦橙冠层光谱特征
苑远 个建模集样本和 员怨 个预测样本的冠层原始反
射光谱曲线如图 员 所示遥
图 员摇 蓬安 员园园 号锦橙冠层原始反射光谱特征
云蚤早援 员摇 栽澡藻 燥则蚤早蚤灶葬造 泽责藻糟贼则怎皂 糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽 燥枣
孕藻灶早爷葬灶 员园园 允蚤灶糟澡藻灶早 糟葬灶燥责赠
从图 员 看出袁在 源园园 耀 员园园园灶皂 波段范围内建模样
本和预测样本冠层光谱反射率平均值具有相似的变化
规律袁即在 源园园 耀 苑园园灶皂 范围袁冠层光谱反射率较低袁
且在 缘缘园灶皂附近均出现了较弱的反射峰曰苑园园 耀 苑缘园灶皂
冠层光谱反射率迅速增加袁之后从 苑缘园 耀 怨圆缘灶皂 出现
较强的野反射平台冶袁而在 怨圆缘 耀 员园园园灶皂 之间冠层反射
光谱呈野波浪式冶起伏变化袁之间出现了多个反射峰或
谷遥 在 源园园 耀 苑园园灶皂 范围内袁建模样本与预测样本的
植株冠层光谱反射率基本接近袁而在 苑园园 耀 员园园园灶皂 范
围袁二者的冠层光谱反射率差异越来明显袁并且建模样
本集的平均冠层光谱反射率高于预测样本集平均冠层
光谱反射率遥
圆郾 圆摇 光谱处理与建模
目前袁偏最小二乘法渊孕蕴杂冤是化学计量学中最普
遍使用的定量分析方法袁该方法可消除噪声袁解决光谱
共线问题袁有效地提取光谱信息咱圆园暂 遥 为了减少光程变
化尧样品粒度尧基线平移与旋转可能对模型的影响袁在
冠层光谱数据降维的基础上本文 采 用 酝粤杂尧
晕燥则皂葬造蚤扎藻尧酝杂悦尧晕燥蚤泽藻 和 杂晕灾 等多种方法分别建模遥
蓬安 员园园 号锦橙冠层原始反射光谱尧一阶导数尧二阶导
数尧倒数对数光谱值及其多种光谱预处理后的叶片磷
含量 孕蕴杂建模结果如表 圆 所示遥
采用 孕蕴杂建模时袁主成分过少袁则不能反映未知
样品被测组分产生的测量数据变化袁预测准确度就会
降低曰而主成分过多袁就会将一些代表噪声的主成分加
到模型中袁其预测能力也会降低遥 同时袁孕蕴杂 法建立的
较好模型要求校正模型相关系数渊 则糟冤越高袁校正均方
根误差渊砸酝杂耘悦冤和交互验证均方根误差渊砸酝杂耘孕冤越
小袁且二者越接近袁其比值绝对值满足 员郾 园 约 渣 砸酝杂耘孕 辕
砸酝杂耘悦 渣 约 员郾 源袁以及偏差渊月蚤葬泽冤绝对值越小袁则模型的
预测能力和稳健性越强遥
从表 圆 看出袁冠层光谱数据运用 杂阅杂 垣 杂晕灾 预处
理效果最佳袁其主成分数 源 个袁能表达定标波段 远猿豫
的信息遥 从表 圆 分析可知袁基于冠层光谱的蓬安 员园园
号锦橙叶片磷含量校正模型 则糟在 园郾 愿缘 以上且满足 员郾 园约 砸酝杂耘悦 辕 砸酝杂耘孕 约 员郾 源 的光谱预处理有 砸杂尧砸杂 垣
酝粤杂尧云阅杂 垣 晕燥蚤泽藻尧云阅杂 垣 杂晕灾尧杂阅杂尧杂阅杂 垣 酝粤杂尧杂阅杂 垣
酝杂悦尧杂阅杂 垣 晕燥蚤泽藻尧 杂阅杂 垣 杂晕灾 和 砸蕴杂 垣 酝粤杂遥 其中
杂阅杂 垣 杂晕灾处理的 则糟最大袁偏差绝对值最小曰砸酝杂耘悦 辕砸酝杂耘孕 越员郾 猿袁且 砸酝杂耘悦 和 砸酝杂耘孕 均最小遥 因此袁原
始反射光谱经二阶导数和 杂晕灾预处理袁其校正模型的
预测能力和稳定性最佳遥 综合分析各项评价指标袁得
出本试验冠层光谱数据二阶求导和 杂晕灾 处理渊杂阅杂 垣
杂晕灾冤后袁建立的蓬安 员园园 号锦橙叶片磷含量校正模
型袁其效果最佳遥
蓬安 员园园 号锦橙叶片磷含量校正模型构建的冠层
苑圆圆
核摇 农摇 学摇 报 圆苑 卷
摇 摇 摇 表 圆摇 不同光谱预处理方法的 孕蕴杂建模结果渊灶 越苑远冤
栽葬遭造藻 圆摇 酝燥凿藻造蚤灶早 则藻泽怎造贼泽 燥枣 责葬则贼蚤葬造 造藻葬泽贼 泽择怎葬则藻泽 憎蚤贼澡 凿蚤枣枣藻则藻灶贼 泽责藻糟贼则怎皂 责则藻贼则藻葬贼皂藻灶贼 皂藻贼澡燥凿泽渊灶 越苑远冤
光谱预处理
杂责藻糟贼则怎皂
责则藻贼则藻葬贼皂藻灶贼泽
主成分
孕则蚤灶糟蚤责葬造
糟燥皂责燥灶藻灶贼泽
累积贡献率鄢鄢
悦怎皂怎造葬贼蚤增藻
糟燥灶贼则蚤遭怎贼蚤燥灶
则葬贼藻
校正模型
悦葬造蚤遭则葬贼蚤燥灶 皂燥凿藻造
交叉验证
悦则燥泽泽 增葬造蚤凿葬贼蚤燥灶
则糟 砸糟圆 砸酝杂耘悦 月蚤葬泽 则责 砸酝杂耘孕
砸酝杂耘孕
辕 砸酝杂耘悦
砸杂 缘 猿愿 园郾 愿苑 园郾 苑远 园郾 员圆 原 员郾 苑远耘 原 园愿 园郾 苑源 园郾 员远 员郾 猿
砸杂 垣 酝粤杂 远 猿远 园郾 愿愿 园郾 苑苑 园郾 员圆 圆郾 愿缘耘 原 园愿 园郾 苑愿 园郾 员远 员郾 猿
砸杂 垣 晕燥则皂葬造蚤扎藻 源 源猿 园郾 愿源 园郾 苑员 园郾 员猿 原 圆郾 员苑耘 原 园愿 园郾 苑猿 园郾 员苑 员郾 猿
砸杂 垣 酝杂悦 猿 源缘 园郾 愿圆 园郾 远苑 园郾 员源 原 猿郾 怨源耘 原 园愿 园郾 苑园 园郾 员愿 员郾 猿
砸杂 垣 晕燥蚤泽藻 猿 源园 园郾 苑猿 园郾 缘猿 园郾 员远 源郾 怨缘耘 原 园怨 园郾 远苑 园郾 员愿 员郾 员
砸杂 垣 杂晕灾 猿 源苑 园郾 愿员 园郾 远缘 园郾 员缘 原 员郾 怨远耘 原 园愿 园郾 远怨 园郾 员愿 员郾 圆
云阅杂 源 缘源 园郾 愿源 园郾 苑员 园郾 员猿 源郾 苑远耘 原 园怨 园郾 苑缘 园郾 员远 员郾 圆
云阅杂 垣 酝粤杂 源 缘猿 园郾 愿猿 园郾 远怨 园郾 员源 原 员郾 怨员耘 原 园怨 园郾 苑缘 园郾 员苑 员郾 圆
云阅杂 垣 晕燥则皂葬造蚤扎藻 圆 源源 园郾 远远 园郾 源猿 园郾 员怨 原 源郾 圆远耘 原 园怨 园郾 缘源 园郾 圆员 员郾 员
云阅杂 垣 酝杂悦 猿 缘愿 园郾 愿源 园郾 苑园 园郾 员源 员郾 源圆耘 原 园怨 园郾 苑苑 园郾 员远 员郾 圆
云阅杂 垣 晕燥蚤泽藻 源 缘源 园郾 愿缘 园郾 苑猿 园郾 员猿 原 缘郾 园缘耘 原 园怨 园郾 苑源 园郾 员苑 员郾 猿
云阅杂 垣 杂晕灾 源 远园 园郾 怨园 园郾 愿员 园郾 员员 愿郾 猿猿耘 原 员园 园郾 苑怨 园郾 员缘 员郾 源
杂阅杂 源 缘苑 园郾 愿愿 园郾 苑苑 园郾 员圆 原 远郾 园猿耘 原 园怨 园郾 愿员 园郾 员源 员郾 圆
杂阅杂 垣 酝粤杂 源 缘远 园郾 愿远 园郾 苑源 园郾 员猿 原 缘郾 远源耘 原 园怨 园郾 苑怨 园郾 员缘 员郾 圆
杂阅杂 垣 晕燥则皂葬造蚤扎藻 员 愿 园郾 园源 园郾 园园 园郾 圆缘 原 员郾 猿圆耘 原 园怨 原 园郾 猿圆 园郾 圆苑 员郾 员
杂阅杂 垣 酝杂悦 源 远圆 园郾 怨园 园郾 愿园 园郾 员员 原 猿郾 源愿耘 原 园怨 园郾 愿员 园郾 员缘 员郾 猿
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砸蕴杂 垣 杂晕灾 员 圆源 园郾 源员 园郾 员苑 园郾 圆圆 圆郾 源缘耘 原 员园 园郾 猿园 园郾 圆源 员郾 员
摇 摇 注院鄢鄢累积贡献率 原前 噪个主成分共有多大的综合能力袁用这 噪个主成分的方差和在全部方差中所占比重来描述袁为累积贡献率遥
晕燥贼藻院悦怎皂怎造葬贼蚤增藻 糟燥灶贼则蚤遭怎贼蚤燥灶 则葬贼藻院 葬 则藻责则藻泽藻灶贼葬贼蚤燥灶 燥枣 贼澡藻 贼燥贼葬造 糟燥皂责则藻澡藻灶泽蚤增藻 葬遭蚤造蚤贼赠 燥枣 贼澡藻 责则藻鄄噪 责则蚤灶糟蚤责葬造 糟燥皂责燥灶藻灶贼泽袁憎澡蚤糟澡 蚤泽 凿藻泽糟则蚤遭藻凿 遭赠 贼澡藻 增葬则蚤葬灶糟藻
燥枣 噪鄄责则蚤灶糟蚤责葬造 糟燥皂责燥灶藻灶贼泽 葬灶凿 贼澡藻 责则燥责燥则贼蚤燥灶 燥枣 蚤贼 燥糟糟怎责蚤藻凿 蚤灶 贼澡藻 贼燥贼葬造 增葬则蚤葬灶糟藻援
反射光谱首先进行二阶导数及 杂晕灾处理袁建立的叶片
磷含量监测校正模型如图 圆 所示遥
图 圆摇 二阶导数和 杂晕灾处理的蓬安 员园园 号
锦橙冠层反射光谱与叶片磷含量的校正模型
云蚤早援 圆摇 栽澡藻 糟葬造蚤遭则葬贼蚤燥灶 皂燥凿藻造 燥枣 泽藻糟燥灶凿 凿藻则蚤增葬贼蚤增藻泽 葬灶凿
杂晕灾 贼则藻葬贼皂藻灶贼 燥枣 糟葬灶燥责赠 泽责藻糟贼则怎皂 葬灶凿 造藻葬枣 责澡燥泽责澡燥则怎泽
糟燥灶贼藻灶贼泽 燥枣 孕藻灶早爷葬灶 员园园 允蚤灶糟澡藻灶早 燥则葬灶早藻
圆郾 猿摇 蓬安 员园园 号锦橙冠层光谱特征波段筛选
锦橙 员园园 号锦橙叶片磷含量与冠层光谱经二阶导
数尧杂晕灾 处理及内部交叉验证袁运用 孕蕴杂 法建立的校
正模型袁其回归系数如图 猿 所示遥 蓬安 员园园 号锦橙叶
片磷含量冠层光谱校正模型的特征变量即为其特征光
谱波段遥 进一步统计分析表明袁波段 源猿圆 耀 源猿愿灶皂袁源源猿
耀 源源缘灶皂袁远源猿 耀 远远猿灶皂袁苑园苑 耀 苑员愿灶皂袁苑苑远 耀 苑怨员灶皂袁苑怨远
耀 愿园圆灶皂袁愿源园 耀 愿源猿灶皂袁愿远源 耀 愿远远灶皂袁怨苑远 耀 怨苑怨灶皂 和
怨愿缘 耀 怨愿苑灶皂为锦橙 员园园 号锦橙叶片磷含量冠层光谱
校正模型的特征波段遥
圆郾 源摇 模型检验
对蓬安 员园园 号锦橙冠层光谱经二阶导数及 杂晕灾
预处理后袁运用 孕蕴杂法及交叉验证方法建立的叶片磷
含量校正模型进行验证遥 图 源 为 员怨 个检验集样品的
实测与预测相关图遥 从图 源 可知袁蓬安 员园园 号锦橙冠
层光谱监测模型预测的决定系数 砸圆为 园郾 愿缘袁预测结果
较好遥 因此袁利用冠层原始光谱经二阶导数及 杂晕灾 预
处理袁结合 孕蕴杂法和交叉验证方法袁可实现蓬安 员园园 号
锦橙叶片磷含量的无损快速预测遥
愿圆圆
摇 圆 期 基于冠层光谱的锦橙叶片磷素营养监测研究
图 猿摇 蓬安 员园园 号锦橙叶片磷含量
与冠层光谱定标模型回归系数
渊标野茵冶为特征 载变量冤
云蚤早援 猿摇 栽澡藻 则藻早则藻泽泽蚤燥灶 糟燥藻枣枣蚤糟蚤藻灶贼泽 燥枣 造藻葬枣 责澡燥泽责澡燥则怎泽
糟燥灶贼藻灶贼泽 葬灶凿 糟葬灶燥责赠 泽责藻糟贼则怎皂 燥枣 孕藻灶早爷葬灶 员园园
允蚤灶糟澡藻灶早 燥则葬灶早藻渊野茵冶泽蚤早灶蚤枣蚤糟葬灶贼 载鄄增葬则蚤葬遭造藻泽冤
图 源摇 蓬安 员园园 号锦橙叶片磷
含量实测与预测相关图
云蚤早援 源摇 栽澡藻 糟燥则则藻造葬贼蚤燥灶 凿蚤葬早则葬皂 燥枣 皂藻葬泽怎则藻凿
葬灶凿 责则藻凿蚤糟贼蚤燥灶 造藻葬枣 责澡燥泽责澡燥则怎泽 糟燥灶贼藻灶贼 燥枣
孕藻灶早爷葬灶 员园园 允蚤灶糟澡藻灶早 燥则葬灶早藻
猿摇 讨论
由于高光谱的高度敏感性袁单一波段的光谱易受
背景尧环境因素等非目标物的光谱所影响袁而且单一波
段的光谱反射率容易受背景反射光或者叶面积指数等
干扰咱圆员暂 遥 因此袁许多学者寻找多波段组合的光谱参量
来监测作物的营养状况咱圆袁 员缘暂 遥 为减少光程变化尧基线
漂移等可能对模型产生的影响袁本试验采集的田间冠
层光谱数据先进行导数降维尧杂葬增蚤贼扎噪赠鄄郧燥造葬赠 平滑尧多
元散射校正渊酝杂悦冤尧消噪渊晕燥蚤泽藻冤尧归一化渊晕燥则皂葬造蚤扎藻冤
和变量标准化渊杂晕灾冤等多种光谱预处理方法分析袁通
过运用 孕蕴杂法及内部交叉验证方法进行建模和验证袁
分析结果确定采用二阶导数和 杂晕灾 方法对冠层光谱
进行预处理袁其效果较好袁这与 酝燥则燥泽 等咱圆圆暂的研究结
果一致遥
本试验利用美国 粤杂阅 公司生产的 云蚤藻造凿杂责藻糟 光谱
仪袁借助该款光谱仪探头主要用于冠层光谱测定的优
势袁通过冠层光谱预处理尧光谱多个特征波段的筛选和
校正模型构建与检验等过程研究究证实袁冠层光谱经
二阶导数及 杂晕灾预处理后袁与叶片磷含量建立的关系
模型监测精度较高袁决定系数达到 园郾 愿缘袁因此袁利用二
阶导数及 杂晕灾 预处理的冠层光谱进行蓬安 员园园 号锦
橙叶片磷含量无损快速预测具有一定可行性遥
本试验条件下主要针对柑橘幼树田间冠层光谱信
息与叶片磷素含量的关系进行研究袁并未对柑橘成年
树袁尤其在结果状态下的冠层光谱信息与树体营养尧树
体果实产量品质等的相关性进行研究遥 因此袁柑橘成
年结果树条件的冠层光谱信息与树体营养尧产量品质
等的监测模型是下一步研究的重点遥
源摇 结论
本试验运用多种光谱预处理方法尧偏最小二乘法
渊孕蕴杂冤及内部交叉验证袁筛选出野二阶导数 垣 杂晕灾冶为
锦橙叶片磷含量田间冠层光谱预测的最佳光谱预处理
方法遥 通过 苑远 个随机建模样本冠层光谱信息运用
野二阶导数 垣 杂晕灾冶预处理和偏最小二乘法 孕蕴杂 及内
部交叉验证法建立的校正模型袁对 员怨 个预测样本进行
检验袁预测决定系数 砸圆为 园郾 愿缘袁结果较好遥 因此袁利用
野二阶导数 垣 杂晕灾冶预处理的田间冠层光谱进行蓬安
员园园 号锦橙叶片磷含量监测具有可行性遥
参考文献院
咱 员 暂摇 蒋金豹袁陈云浩袁黄文江袁李摇 京援 条锈病胁迫下冬小麦冠层叶
片氮素含量的高光谱估测模型咱 允暂 援 农业工程学报袁圆园园愿袁圆源
渊员冤院 猿缘 原 猿怨
咱 圆 暂摇 薛利红袁曹卫星袁罗卫红袁姜摇 东袁孟亚利袁朱摇 艳援 基于冠层反
射光谱的水稻群体叶片氮素状况监测 咱 允暂 援 中国农业科学袁
圆园园猿袁猿远渊苑冤院愿园苑 原 愿员圆
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咱 源 暂摇 田永超袁杨摇 杰袁姚摇 霞袁曹卫星袁朱摇 艳援 利用叶片高光谱指数
预测水稻群体叶层全氮含量咱 允暂 援 作物学报袁圆园员园袁猿远渊怨冤院员缘圆怨
原 员缘猿苑
咱 缘 暂摇 林芬芳袁陈祝炉袁邓劲松袁王摇 珂援 傅立叶变换中红外光谱估测
水稻叶片氮素含量的研究咱 允暂 援 植物营养与肥料学报袁圆园园怨袁员缘
渊源冤院苑缘园 原 苑缘缘
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员圆圆
咱 苑 暂 摇 冯摇 伟袁朱摇 艳袁田永超袁曹卫星袁姚摇 霞袁李映雪援 基于高光谱
遥感的小麦叶片氮积累量咱允暂 援 生态学报袁圆园园愿袁圆愿渊员冤院 圆猿 原 猿圆
咱 愿 暂 摇 唐摇 强袁李少昆袁王克如袁谢瑞芝袁陈摇 兵袁王方永援 基于高光谱
反射率的冬小麦生长后期氮素丰度监测研究咱 允暂 援 光谱学与光
谱分析袁圆园员园袁猿园渊员员冤院 猿园远员 原 猿园远远
咱 怨 暂摇 王摇 磊袁白由路袁卢艳丽袁王摇 贺袁杨俐苹援 基于光谱分析的玉米
氮素营养诊断咱允暂 援 植物营养与肥料学报袁圆园员员袁员苑渊圆冤院 猿猿猿 原
猿源园
咱员园暂摇 梁惠平袁刘湘南援 玉米氮营养指数的高光谱计算模型咱允暂 援 农业
工程学报袁圆园员园袁圆远渊员冤院 圆缘园 原 圆缘缘
咱员员暂摇 陈国庆袁齐文增袁李摇 振袁王纪华袁董树亭袁张吉旺袁刘摇 鹏援 不同
氮素水平下超高产夏玉米冠层的高光谱特征咱 允暂 援 生态学报袁
圆园员园袁猿园渊圆圆冤院 远园猿缘 原 远园源猿
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员源圆愿 原 员源猿愿
咱员源暂摇 吴华兵袁朱摇 艳袁田永超袁姚摇 霞袁刘晓军袁周治国袁曹卫星援 棉花
冠层高光谱参数与叶片氮含量的定量关系咱 允暂 援 植物生态学报袁
圆园园苑袁猿员渊缘冤院 怨园猿 原 怨园怨
咱员缘暂摇 王摇 渊袁黄敬峰袁王福民袁刘占宇援 油菜叶片和冠层水平氮素含
量的高光谱反射率估算模型咱 允暂 援 光谱学与光谱分析袁圆园园愿袁圆愿
渊圆冤院圆苑猿 原 圆苑苑
咱员远暂摇 张雪红袁刘绍民袁何蓓蓓援 基于包络线消除法的油菜氮素营养高
光谱评价咱允暂 援 农业工程学报袁圆园园愿袁圆源渊员园冤院 员缘员 原 员缘缘
咱员苑暂摇 林芬芳袁丁晓东袁付志鹏袁邓劲松袁沈掌泉援 基于互信息理论的水
稻磷素营养高光谱诊断咱 允暂 援 光谱学与光谱分析袁圆园园怨袁圆怨渊怨冤院
圆源远苑 原 圆源苑园
咱员愿暂摇 朱西存袁赵庚星袁董摇 芳袁王 摇 凌袁雷摇 彤袁战摇 兵援 基于高光谱
的苹果花磷素含量监测模型咱允暂 援 应用生态学报袁圆园园怨袁圆园渊员园冤院
圆源圆源 原 圆源猿园
咱员怨暂摇 中国土壤学会农业化学专业委员会编援 土壤农化常规分析方法
咱酝暂援 北京院科学出版社袁员怨愿猿
咱圆园暂摇 朱尔一袁杨芃原援 化学计量学技术及应用咱酝暂援 北京院科学出版
社袁圆园园员院 员员
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咱圆圆暂摇 酝燥则燥泽 允袁 蕴造燥则糟葬 陨袁 悦藻则增藻则葬 酝 蕴袁 孕葬泽贼燥则 粤袁 郧葬则则蚤早怎藻泽 杂袁 阅藻 造葬
郧怎葬则凿蚤葬 酝援 悦澡藻皂燥皂藻贼则蚤糟 凿藻贼藻则皂蚤灶葬贼蚤燥灶 燥枣 葬则泽藻灶蚤糟 葬灶凿 造藻葬凿 蚤灶
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泽责藻糟贼则燥泽糟燥责赠咱允暂 援 粤灶葬造赠贼蚤糟葬 悦澡蚤皂蚤糟葬 粤糟贼葬袁圆园园愿袁远员猿渊圆冤院员怨远 原 圆园远
园猿圆