面向玉米养分早期胁迫诊断的冠层色素比值垂直分布遥感探测机理与方法

When crop under an early low nitrogen stress, the lower canopy leaves often firstly show the corresponding nutritional deficiency symptom. When the upper leaves showing symptoms, we will miss the best fertilizer time. Therefore, an early diagnostic methods of the middle and lower maize canopy nitrogen status is urgently needed.The goal of this project is how to build Remote sensing method of canopy carotenoid-to-chlorophyll ratio (Car/Chl) vertical distribution for maize early low nitrogen stress diagnosis. The research contents includes those: (1) taking carotenoid-to-chlorophyll ratio as an indicator of nutrient abundance in crops, to clarify the characteristics and diagnostic mechanism of canopy vertical distribution of carotenoid-to-chlorophyll ratio under low nitrogen stress.(2) to study new methods for detecting canopy carotenoid-to-chlorophyll ratio vertical distribution by multi-angle remote sensing technology and hyperspectral technology. (3) to build the version model of canopy carotenoid-to-chlorophyll ratio vertical distribution and remote sensing diagnosis model for early nutrient stress.

作物早期缺氮通常下部叶片首先呈现缺素症状，待上部叶片出现缺素症状时已错失了最佳施肥时期，因此，迫切需要建立作物垂直冠层特别是中下部叶片养分状况的早期快速遥感监测方法。本项目以玉米为研究对象，以构建玉米养分早期胁迫探测方法与诊断模型为科学目标，提出以类胡萝卜素与叶绿素含量的比值作为表征作物养分丰缺的指标，深入分析氮素养分胁迫下冠层胡萝卜素与叶绿素比值垂直分布特征与诊断机制，重点研究类胡萝卜素与叶绿素含量比值垂直分布的多角度遥感探测方法和高光谱全波形激光雷达探测方法，构建冠层类胡萝卜素与叶绿素含量比值垂直分布遥感反演机理模型及氮素养分胁迫诊断模型，实现对玉米中下层叶片营养状况的遥感监测能力，为作物氮素养分胁迫早期诊断和精准施肥提供科学的理论方法和技术支撑。

作物早期缺氮通常下部叶片首先呈现缺素症状，待上部叶片出现缺素症状时已错失了最佳施肥时期。因此，实施作物氮素养分垂直分布监测可为作物早期养分胁迫诊断以及及时指导施肥管理提供技术支撑。本项目通过开展了玉米野外遥感综合实验，获取了一批玉米冠层不同层次理化参数农学数据与光谱数据；阐明了作物冠层色素、色素比值、氮素含量的垂直分布特征及不同层次色素比值与氮素含量的关系模型，明确了不同株型对作物色素、色素比值、氮素含量垂直分布的影响；完善了玉米理化参数遥感反演新方法，建立了玉米叶绿素含量敏感型植被指数，提出了光学和雷达数据结合的玉米结构参数反演方法；构建了玉米冠层色素含量及其比值垂直分布遥感反演方法，筛选出了多角度遥感监测冠层各层色素和氮素养分的最适观测角度和植被指数，建立了色素和氮素养分垂直分布多角度遥感监测模型，实现了玉米中下层叶片营养状况的遥感监测能力，为作物氮素养分胁迫早期诊断和精准施肥提供科学的理论方法和技术支撑。