Detection of Internal Leaf Structure Deterioration Using a New Spectral Ratio Index in the Near-Infrared Shoulder Region

Spectral reflectance in the near-infrared （NIR） shoulder （750-900 nm） region is affected by internal leaf structure, but it has rarely been investigated. In this study, a dehydration treatment and three paraquat herbicide applications were conducted to explore how spectral reflectance and shape in the NIR shoulder region responded to various stresses. A new spectral ratio index in the NIR shoulder region （NSRI）, defined by a simple ratio of reflectance at 890 nm to reflectance at 780 nm, was proposed for assessing leaf structure deterioration. Firstly, a wavelength-independent increase in spectral reflectance in the NIR shoulder region was observed from the mature leaves with slight dehydration. An increase in spectral slope in the NIR shoulder would be expected only when water stress developed sufficiently to cause severe leaf dehydration resulting in an alteration in cell structure. Secondly, the alteration of leaf cell structure caused by Paraquat herbicide applications resulted in a wavelength-dependent variation of spectral reflectance in the NIR shoulder region. The NSRI in the NIR shoulder region increased significantly under an herbicide application. Although the dehydration process also occurred with the herbicide injury, NSRI is more sensitive to herbicide injury than the water-related indices （water index and normalized difference water index） and normalized difference vegetation index. Finally, the sensitivity of NSRI to stripe rust in winter wheat was examined, yielding a determination coefficient of 0.61, which is more significant than normalized difference vegetation index （NDVI）, water index （WI） and normalized difference water index （NDWI）, with a determination coefficient of 0.45, 0.36 and 0.13, respectively. In this study, all experimental results demonstrated that NSRI will increase with internal leaf structure deterioration, and it is also a sensitive spectral index for herbicide injury or stripe rust in winter wheat.     

大豆叶片氮素含量检测装置的研究

根据大豆叶片氮素含量光谱检测技术研究结果,设计了具有4个通道、两种检测模式的便携式检测装置,分别采用540nm波段冠层反射率和比值植被指数RVI检测大豆开花前期和结荚前期叶片氮素含量.该装置由敏感波段光电传感器、信号放大电路、A/D转换器和单片机系统构成.单片机系统内建立了敏感波段冠层反射率及相关植被指数与大豆氮素含量的反演模型,可直接根据冠层反射率反演出大豆叶片氮素含量,也可通过串口通讯将反射率数据传给上位机进行进一步的处理.经田间试验验证,该仪器具有质量轻、价格低、操作简便和检测精度可行等优点,可以为大豆氮肥合理施用提供指导.     

基于植被指数的典型草原光合有效吸收比例估算研究

采用常用的8种植被指数,对植被光合有效吸收比例（FPAR）数据进行了反演。结果表明,叶面积指数较大时,绿度植被指数（GNDVI）、转换型土壤调整植被指数（TSAVI）估算FPAR的效果较好,R²分别达到0.908和0.895;而当叶面积指数较小时（<0.5）,TSAVI和土壤调整植被指数（SAVI）估算FPAR可有效克服土壤等背景因素的影响,R²分别达到0.819和0.807。有效的组合近红外、红光波段的反射率构建植被指数可以提高FPAR的估算精度。     

轮台白杏叶片光谱特征及对施肥的响应

[目的]通过分析叶片光谱反射率对施肥的响应,探索采用叶片光谱特征诊断轮台白杏树体营养状况的可能性,为其快速营养诊断体系的建立提供技术途经.[方法]基于“3414”肥料效应田间试验,利用Unispec - SC光谱仪测定轮台白杏在不同施肥条件下的叶片光谱反射率.[结果]轮台白杏叶片光谱反射率变异依赖于波长,变异最小的波段位于可见光范围,其波动最大处在近红外区域,并在310、550、750和1 100nm处形成4个峰值.在N、P、K不同施肥条件下,轮台白杏叶片光谱指数ND705存在显著差异.[结论]存在利用叶片反射光谱特征诊断轮台白杏树体营养状况的可能性,可尝试进一步深入研究.     

水稻冠层二向反射率的动态变化

在对水稻不同生育期进行冠层光谱二向反射率测定的基础上，分析了水稻冠层二向反射率随观测角及冠层结构变化的变化规律，得出以下结论:在不同波段及不同的观测方位角，冠层反射率都是随着观测天顶角的增加而增加的，随着叶面积指数的增加，冠层反射率受观测天顶角的影响减小.在植被比较稀疏（叶面积指数较小）时，冠层的后向反射较明显；可见光波段的后向反射现象比近红外波段明显；冠层的二向反射率在垂直主平面方向是对称的；反射率在后向散射方向达到最高，在前向散射方向达到最低。     

小麦光谱特性与估产模式的研究——遥感估产研究之一

通过在两个县麦田和校试验地共29个样点的光谱反射率测定,结合小麦生育状况和籽粒产量分析,可以看到小麦具有和其它绿色植物一样的光谱反射率特征,但也有自己本身值域。而在小麦不同发育期内又有它一定的变化规律,其中以抽穗期反射率为最高。从对不同波段反应上看第一波段(兰光)和第四波段(红外)与产量相关最为密切,经过对不同波段资料处理和运用积分回归技术我们得到了小麦光谱特性与估产模式。     

新疆典型草地土壤光谱特征研究

使用SVC-HR768便携式光谱仪,对新疆10种典型草地类型土壤进行了室内光谱采集。运用包络线去除法处理光谱数据。结果表明：10种典型新疆草地土壤在350～2500 nm范围内,除温性山地草甸土壤有4个光谱吸收谷（1个有机质吸收谷,3个水分吸收谷）,其余9种典型草地土壤都是5个光谱吸收谷（2个有机质吸收谷,3个水分吸收谷）;比较有机质吸收谷波段范围发现,10种典型草地土壤的光谱曲线下凹最明显的土层主要是0～30 cm;对同种深度的高寒类和温性类草地土壤光谱特征分析比较得出,同种气候类型的草地土壤0～5 cm 有机质吸收谷波段差异明显,高寒类的草地土壤有机质吸收谷波度范围窄于温性类草地土壤。干旱区新疆的草地土壤有机质光谱作用范围发生了“前移”。     

低温胁迫下的夏玉米苗期高光谱特征

本文以盆栽试验的方法,通过对低温下不同氮磷钾营养水平下的夏玉米苗期光谱曲线及其玉米生物量和苗期植株体内氮磷钾含量的对应分析,结果表明:(1)不同氮磷钾营养水平下,低温玉米苗期叶片光谱反射曲线在形状和趋势上基本相同,绿峰出现在550nm处、红端位于720nm左右、近红外反射平台出现在760～930nm。玉米苗期不同氮磷钾处理情况下没有“红移”和“蓝移”现象。(2)近红外区的叶片光谱反射率均可用来评价玉米的氮磷钾营养状况,而可见光区的叶片光谱反射率对玉米的氮、钾营养状况评价的可靠性高,对磷营养状况评价的可靠性相对较低。(3)在红光680nm 处,氮、磷处理下的玉米生物量与其叶片光谱反射率达到高度相关,其相关系数分别为0.92和0.85,但钾处理下的玉米生物量与其叶片光谱反射率没有明显的相关性。(4)玉米苗期植株体内氮磷含量与其叶片光谱反射率在红光、近红外反射平台区存在较高的相关性,玉米叶片光谱反射率与N含量在720nm左右其相关系数可达到-0.63,与P含量在近红外770～790nm相关系数达0.63。因此可用红光、近红外区的光谱反射率来诊断玉米植株体内氮磷含量。K含量与叶片光谱反射率在400nm左右相关性较强,...     

新疆机采棉加工过程中颜色级的变化趋势研究

分别在2017年和2019年选取有工艺代表性的新疆机采棉加工生产线,在各加工环节前后分别取样,采用HVI大容量棉花纤维测试仪检测各棉样反射率（Rd）、黄色深度（＋b）和颜色级,分析新疆机采棉加工过程中颜色级及其相关指标的变化趋势,从而为优化棉花加工工艺和加工过程质量控制提供依据。结果显示,随着棉花加工过程的推进,Rd、＋b出现波动,总体呈上升趋势,棉花的加工有助于颜色级的提升。认为：籽棉清理有助于颜色级的提升,轧花会导致颜色级的降低,气流皮棉清理、一道锯齿皮棉清理对颜色级尤其是＋b有利,二道锯齿皮棉清理对颜色级有负面影响。