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高光谱遥感估测大豆冠层生长和籽粒产量的探讨

         
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摘要

Modern plant breeding needs to monitor the growth and evaluate the yield potential for an accurate selection in a great number of breeding lines. The hyperspectral reflectance technology has been demonstrated to be potential in meeting this kind of requirement with a simple, fast and nondestructive technology. Thirty soybean cultivars from Middle and Lower Yangtze Valleys with close growing days to maturity were chosen and tested in a randomized blocks design experiment during the two consecutive years. The measurement of above-ground dry biomass (ADM) and leaf area index (LAI) was synchronized with the information collection of the canopy hyperspectral reflectance by using a portable spectroradiometer (FieldSpec Pro FR2500, Analytical Spec-tral Devices, Inc., Boulder, Co., USA) at three different growth stages (R2, R4, and R5) in soybean. Significant differences in ADM, LAI and plot yield among the tested cultivars were detected, which allowed a further regression analysis of the traits on the hyperspectral reflectances. There existed significant correlations between hyperspectral reflectance in the visible and infrared region and LAI, ADM, and yield, respectively. In particular, the highest correlations were observed at R4 and R5 stages. Based on a large number of spectral parameters in the literature, we selected the regression models with the best accuracy for ADM, LAI, and yield prediction. Among them, the regression model of LAI at R5 on P_Area560 and that of ADM at R4 on V_Area1450 were the best ones with their determination coefficients of 0.582 and 0.692, respectively. There was no single spectral index found for%　　现代作物育种需要监测大量育种材料的生长并估测产量潜势,高光谱遥感技术为此提供了简单、快捷、非损伤性测定的可能途径.选取30份大豆育成品种进行连续2年的产量比较试验,在盛花期(R2)、盛荚期(R4)和鼓粒始期(R5)测定地上部生物量(ADM)和叶面积指数(LAI),并利用ASD高光谱地物仪同步收集大豆冠层反射光谱信息.供试品种间ADM、LAI和产量差异显著或极显著.不同生育期可见光和近红外区域的光谱反射率与大豆ADM、LAI及产量均有显著相关,尤其在R4和R5期相关性最高.在构建大量光谱参数的基础上,遴选出对ADM、LAI及产量预测精度较好的回归模型.其中, R5期的P_Area560光谱参数与LAI和R4期的V_Area1450光谱参数与ADM构建的两个生长性状的监测模型效果最好,决定系数(R2)分别为0.582和0.692.未发现单一生育期光谱参数对大豆估产的有效模型,但综合R2期NPH1280、R4期V_Area1190以及R5期NPH560构建的产量估测模型,决定系数(R2)达到0.68,效果较好.本研究结果表明高光谱遥感对大豆冠层生长监测和产量估测有相对可行性,可望在大规模育种计划中用于早期产量估测.

著录项

  • 来源
    《作物学报》 |2013年第2期|309-318|共10页
  • 作者

    吴琼; 齐波; 赵团结; 姚鑫锋; 朱艳; 盖钧镒;

  • 作者单位

    南京农业大学大豆研究所/国家大豆改良中心/农业部大豆生物学与遗传育种重点实验室综合/作物遗传与种质创新国家重点实验室;

    江苏南京 210095;

    南京农业大学大豆研究所/国家大豆改良中心/农业部大豆生物学与遗传育种重点实验室综合/作物遗传与种质创新国家重点实验室;

    江苏南京 210095;

    南京农业大学大豆研究所/国家大豆改良中心/农业部大豆生物学与遗传育种重点实验室综合/作物遗传与种质创新国家重点实验室;

    江苏南京 210095;

    南京农业大学/国家信息农业工程技术中心/江苏省信息农业高技术研究重点实验室;

    江苏南京210095;

    南京农业大学/国家信息农业工程技术中心/江苏省信息农业高技术研究重点实验室;

    江苏南京210095;

    南京农业大学大豆研究所/国家大豆改良中心/农业部大豆生物学与遗传育种重点实验室综合/作物遗传与种质创新国家重点实验室;

    江苏南京 210095;

  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 chi
  • 中图分类
  • 关键词

    大豆; 高光谱遥感; 冠层反射光谱; 地上部生物量; 叶面积指数; 产量;

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