基于日光诱导叶绿素荧光的作物氮素营养状况诊断方法研究

Rapid acquisition nitrogen information and quantitative diagnosis of crop nitrogen nutrition is needed for improving the utilization of nitrogen. Crop nitrogen nutrition of sol inducing chlorophyll remote sensing diagnostic methods of research, to improve crop yield and quality has important significance. Study on the method of diagnosing nitrogen nutrition by solar-induced chlorophyll fluorescence is not only good for improving crop yield and quality, but also good for Dynamic regulation of crop production. After finding the problems of the crop nitrogen remote sensing monitoring, our team want to do the field observations with treating the crops with different nitrogen supply.With field observation data, we try to find the rules of response characteristics with different nitrogen content. A nitrogen status Diagnosis model will be built ,which is Based on solar-induced chlorophyll fluorescence. Our study will be useful for crop nitrogen nutrition status monitoring.

作物氮素营养信息的快速获取和定量诊断是作物氮素资源利用率研究中的重要内容。开展作物氮营养状况的日光诱导叶绿素遥感诊断方法研究，对于提升作物的产量和品质，实现作物生产动态调控有着重要意义。本课题结合课题组前期在作物氮素遥感监测方面研究发现的问题，通过设计不同氮素条件下的野外观测试验，揭示不同氮素条件下作物生长变化规律和不同波段的叶绿素荧光光谱响应特征，构建基于日光诱导的叶绿素荧光氮素营养指数的诊断模型，为利用遥感获取大区域作物的氮素营养状况提供新的监测途径。

氮素是对作物生长发育、产量品质形成影响最为显著的营养元素。如何在提高氮素利用效率的同时减少对农业生态环境的影响，是目前农业领域迫切需要研究解决的重大问题。解决该问题的重要途径在于作物生长信息的快速获取和定量诊断，这也是精准农业的重要研究内容。随着研究的不断深入，利用遥感的手段已经越来越多获得了大家的关注。叶绿素荧光作为植被光合作用的探针，可以较好地反应作物受胁迫的状态，在氮素监测领域有着较好的应用前景。.本项目结合团队前期在氮素遥感监测方面研究发现的问题，通过在北京、江苏等地设计不同氮素条件下的作物生长遥感观测试验，分析揭示不同氮素条件下作物生长变化规律和叶绿素荧光光谱响应特征，为利用遥感获取大区域作物的作物生长状况提供新的监测方法。具体的研究成果包括：（1）总体来说，叶片氮素含量与相对荧光强度有着很强地相关性。随着氮素处理浓度增大，小麦叶片含氮量都呈现增加趋势，叶片含氮量的变化与氮素处理浓度变化基本成正相关，相应的叶绿素荧光的相对强度也有着很好的正相关关系。不过当氮素浓度超过了作物的需求时，叶片氮素变化减小，相应的荧光相对强度也会变缓。同时通过与传统的NDVI等氮素植被指数的比较，利用相对荧光强度构建的模型也有着较好的氮素反演精度，拟合精度（R2）可以达到0.6，可以用来监测叶片氮素含量。（2）在传统线性模型的基础上，通过引进环境影响因子、冠层逃逸率植被指数和光化学反射植被指数，可以对植被的总初级生产力（GPP）进行较好地估算。通过与全球7种植被类型的通量站点数据以及MODIS GPP遥感产品的比较论证了模型的准确性。