基于高光谱遥感成像的柑橘植株营养诊断与产量预测技术研究

果树的营养状况和隔年结果现象严重影响其果实产量和经济效益。制定合理的肥水管理措施，并运用多种控制方法，可有效防止果树营养不良和隔年结果现象的发生。然而每棵果树均作为独立个体，传统均一式的果园管理方法，无法满足不同果树个体因其营养状况及隔年结果趋势差异对各种管理措施和控制方法的需求。实时、快速、可靠的果树营养诊断和产量预测是进行果树精确定点管理的基础，也是实现精细农业的关键技术之一。本项目以探明柑橘叶片和树冠光谱特性与植株营养状况和生育后期产量的相关性为主线，利用便携式高光谱成像仪获取高光谱图像数据，建立基于遥感光谱图像的柑橘植株营养诊断和产量预测模型。在较早季节获得的柑橘植株营养状况和预测产量，可用于准确判断柑橘不同个体的营养状况和隔年结果趋势，为制定每棵果树合理的肥水管理措施和隔年结果控制方法提供依据。运用这种精细农业的变量应用技术，可以增加果园盈利，减少化肥的过量应用，降低污染的风险。

本研究采用高光谱遥感成像、实验室测定、时间序列分析、多元图像处理和计算机模拟等技术手段，揭示了柑橘植株冠层构成与产量形成的相互关系，并首次提出了柑橘年际间产量变动的机理模型，为隔年结果现象的形成机制提供了一种新的解释理论和模拟模型；开发了基于两个关键波长的植被指数的柑橘叶片和冠层养分含量的预测模型及可视化技术，为快速诊断果树的营养状况提供了新的技术手段；建立了基于植株冠层光谱信息的柑橘产量预测模型，实现了柑橘产量的早期预测；改进了用于高光谱图像数据处理的图形用户界面系统，为高光谱图像分析和处理提供了一种简易的软件工具；探讨了依据柑橘营养状况和产量潜力的早期预测结果合理制定变量管理技术的可行性，为现代果园精细管理和隔年结果调控提供了新的技术途径。