玉米葉片纖維素含量與冠層光譜特征的研究

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1、第21卷第10期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)Vol.21No.102005年10月TransactionsoftheCSAEOct.20055玉米葉片纖維素含量與冠層光譜特征的研究123221※蔣海榮,王紀(jì)華,謝瑞芝,黃文江,譚昌偉,周順利(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院,北京100094;2國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心,北京100089;3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所,北京100081)摘　要:以株型相近的高賴氨酸玉米“中單9409”、糧飼兼用型玉米“中原單32”和高油玉米“高油115”為供試材料,研究了不同生育時(shí)期和冠層中不同高度葉片中纖維素、半纖維素含量

2、的差異及其冠層水平的光譜響應(yīng)。結(jié)果表明:在相同栽培密度和施肥水平下,不同品玉米品種葉片的纖維素、半纖維素含量存在差異,其中以中、上層葉片相差較大,不同品種間同層葉片纖維素含量相差可達(dá)34.9%,下層葉片相差較小。通過對(duì)同步獲取的冠層近紅外光譜與葉片中纖維素、半纖維素含量進(jìn)行相關(guān)分析,分別篩選出1420、1450、1490、2100和2270nm可作為反演纖維素含量的特征波長;而2270、2280和2340nm可作為反演半纖維素含量的特征波長,達(dá)到了顯著或極顯著水平。關(guān)鍵詞:玉米;纖維素;半纖維素;冠層;光譜特征中圖分類號(hào):S123;S513文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:

3、A文章編號(hào):100226819(2005)1020005204蔣海榮,王紀(jì)華,謝瑞芝,等.玉米葉片纖維素含量與冠層光譜特征的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2005,21(10):5-8.JiangHairong,WangJihua,XieRuizhi,etal.Canopyspectralreflectanceinrelationtotheleafcellulosecontentsatdifferentverticallayersofmaizeplants[J].TransactionsoftheCSAE,2005,21(10):5-8.(inChines

4、ewithEnglishabstract)0　引　言1　材料及方法近年來利用冠層光譜估測田間條件下作物化學(xué)組1.1　試驗(yàn)設(shè)計(jì)[1,2][3]分含量已有很多研究,特別是圍繞水稻、玉米、小試驗(yàn)于2003年在北京市農(nóng)林科學(xué)院實(shí)驗(yàn)農(nóng)場進(jìn)[4]麥等作物的葉綠素、氮素和水分的特征光譜及含量預(yù)行。選用北京地區(qū)有代表性的3種用途類型夏玉米各[5]測開展了大量研究,并與營養(yǎng)及品質(zhì)監(jiān)測相結(jié)合,為1個(gè)品種:中單9409(高賴氨酸型)、中原單32(糧飼兼航空航天遙感農(nóng)業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。但是,迄今有關(guān)利用型)和高油115(高油型)。上述3個(gè)品種玉米的葉向用冠層光譜估測纖維類組分

5、的研究鮮有報(bào)道。纖維是由值(LOV)均在30°～60°之間型,同屬于偏直立的半緊湊[7]多種大分子物質(zhì)組成的混合物,其中大多數(shù)的結(jié)構(gòu)為多型。按照Pepper等的方法,試驗(yàn)田土壤質(zhì)地為壤土,糖類物質(zhì)如纖維素、半纖維素和果膠等。0～30cm土層內(nèi)養(yǎng)分含量為:有機(jī)質(zhì)1.92%～2.22%,玉米是中國北方主要旱田作物,栽培用途除了普通銨態(tài)氮10.2～12.3mg?kg,硝態(tài)氮16.2～18.0mg?kg,籽粒型外,還有高賴氨酸型、高油型和糧飼兼用型等。作有效磷15.2～17.6mg?kg,速效鉀225～230mg?kg。為飼用玉米的育種目標(biāo),通常要求消化率高的

6、淀粉、可小區(qū)面積為15m×7m,重復(fù)2次。6月20日播種,田間2溶性碳水化合物及蛋白質(zhì)含量高,而纖維素及木質(zhì)素含種植密度為60000株?hm,施肥水平為N肥276[6]2。量低。半纖維素則是相對(duì)容易消化的組分,因而越來kg?hm越受到重視。從普通籽粒型玉米秸稈利用的角度看,纖1.2　測試項(xiàng)目及測試方法維素含量也是評(píng)價(jià)其價(jià)值的重要指標(biāo)。本文以多種用途1.2.1　光譜反射率測定類型玉米為供試材料,探討不同生育時(shí)期和冠層中不同采用美國ASD公司生產(chǎn)的FieldSpec光譜儀進(jìn)行高度葉片中纖維素、半纖維素含量的差異及其冠層水平測定,視場角25°,波段范圍為35

7、0～2500nm,重采樣后的光譜響應(yīng),以期為利用定量遙感技術(shù)監(jiān)測植株纖維品輸出波段數(shù)為2151個(gè),選擇晴朗無云風(fēng)力較小的天氣質(zhì)提供理論依據(jù)。測定冠層光譜反射率。選取有代表性的樣區(qū)進(jìn)行光譜測定,測定時(shí)間為北京時(shí)間10:30～14:00。探頭距植冠頂2部1.6m處垂直向下測定,每點(diǎn)在1m范圍內(nèi)均勻改收稿日期:2005207225　修訂日期:2005209228變測點(diǎn)測定20次,取平均值作為該小區(qū)的光譜反射值,基金項(xiàng)目:國家863項(xiàng)目(2002AA243011)和北京市科技項(xiàng)目各小區(qū)測定前、后都立即進(jìn)行參考板校正。先后獲取了(H010710010123)資助

8、各品種7月20日、7月29日、8月6日、8月11日、8月作者簡介:蔣海榮(1980-),女,碩