基於地物光譜應用,乾旱脅迫下的水稻反射率表現

2020-12-07 儀器信息網

水資源短缺是目前制約農業生產的一個全球性問題，近年來，全球水資源供需矛盾更加突出。對於中國而言，有43%的面積為乾旱和半乾旱地區，並且中國的水量分布在時間和空間上也存在非常巨大的不均衡性，這使得中國的水資源供需矛盾更加尖銳，是中國農業生產面臨的最?大危機之一。

自21世紀以來，中國每年都會發生大強度的乾旱，受災面積往往波及數個省，如2010年西南地區發生的大旱災，有將近5000000hm2的農作物受害，造成190多億元的經濟損失。水稻作為中國第?一大糧食作物，研究不同乾旱脅迫對水稻的影響以及研發出抗乾旱品種對農業發展尤為重要。

在遙感領域中，為了研究各種不同地物或環境在野外自然條件下的可見和近紅外波段反射光譜，需要適用於野外測量的光譜儀器。地物光譜儀在戶外主要利用太陽輻射作為照明光源，利用響應度定標數據，可測量並獲得地物目標的光譜輻亮度;利用漫反射參考板對比測量，可獲得目標的反射率光譜信息。

實驗過程及結果

本實驗旨在理解不同乾旱脅迫下水稻基本型的表現，測量了10種在不同乾旱威脅水平下導致相對含水量（RWC）不同的水稻的光譜數據，如圖1所示。

圖1

該實驗顯示了不同乾旱脅迫下水稻的反射率模式。

1) 在水稻含水量（RWC）降低時，由於1400nm和1900nm這兩處水吸收特徵峰減弱，導致近紅外區域反射率增加。

2) 對於350-700nm波長區域也有著類似的變化，在葉綠素a和葉綠素b的吸收範圍中，反射率隨著RWC降低而升高。

3) 其次，隨著RWC的降低，1400-1925nm波長向較短波長移動，且反射率增加。

4) 在810-1350nm的海綿狀葉肉中的散射也反映出反射率隨RWC降低而增加的相同趨勢。

5) 最?後，在1100-2500nm波段位置的吸收也是一個強烈的吸收區域，隨著RWC降低，葉片枯萎主要通過新鮮葉片中的水，其次是通過如蛋白質、木質素和纖維素的乾物質而變得更加明顯。


結論

這項實驗的結果表明不同乾旱威脅下的水稻的光譜反射率具有明顯且規律的特徵。因而可根據特徵位置的差異建立預測模型，在精?準的模型分析下定量的分析出水稻含水量乃至乾旱威脅程度，最終用於開發抗旱水稻品種的研究，為我國的農業生產作出巨大的貢獻。



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