氮素含量

摘要： 如何利用卫星搭载的常规通道蓝光(B)、绿光(G)、红光(R)和近红外(NIR)实现作物氮素营养诊断对于区域氮素优化管理及氮素循环估测具有重要意义。本研究以2014—2016年在内蒙古阴山北麓武川县和四子王旗布置的多年多点不同氮水平的田间试验为基础,通过冠层高光谱仪tec5采集马铃薯关键生育期块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期植株冠层光谱数据,利用卫星通道的波段响应函数模拟GF-2(GF)和Sentinel 2A(S)卫星光谱反射率,通过波段优化和指数组合计算波段优化归一化及其组合多光谱指数,构建基于多光谱指数的马铃薯植株氮素含量估测模型,并用田块数据进行验证。研究结果表明,敏感波段的提取对卫星通道的准确筛选具有指导意义,基于中心敏感波段筛选的绿光(G)和蓝光(B)通道计算的优化多光谱指数GF-GBNDSI和S-GBNDSI与马铃薯植株氮素含量的线性拟合决定系数(R^(2))最高,分别为0.41和0.38。GBNDSI分别与NDVI和GNDVI组合得到的多光谱指数GBNDSI/NDVI和GBNDSI/GNDVI能够显著提高对马铃薯植株氮素含量的解释能力,其中GF-GBNDSI/NDVI和GF-GBNDSI/GNDVI与马铃薯植株氮素含量的线性拟合R^(2)分别为0.57和0.56;S-GBNDSI/NDVI和S-GBNDSI/GNDVI与马铃薯植株氮素含量的线性拟合R^(2)分别为0.54和0.55。与红边(red edge,RE)多光谱指数相比,GBNDSI/NDVI和GBNDSI/GNDVI不仅克服了大部分高分辨率卫星缺乏红边通道的缺点,而且能够达到与红边多光谱指数REBNDSI/NDVI(R^(2)=0.53)和REBNDSI/GNDVI(R^(2)=0.59)基本相当的估测建模能力,并在模拟的田块数据中到了良好的验证。S-GBNDSI/NDVI估测模型的均方根误差和平均相对误差分别为0.40%、10.48%;GF-GBNDSI/NDVI估测模型的均方根误差和平均相对误差分别为0.39%、10.06%。鉴于目前大多数高分辨率卫星,尤其是国产系列卫星缺乏红边通道,基于常规通道构建的优化光谱指数GBNDSI/NDVI和GBNDSI/GNDVI在作物植株氮素含量监测上更具备推广应用的价值。

摘要： 通过设置不同穴距和穴播苗数的小区试验,从小麦单株的根系活力、根系形态、地上部形态、SPAD值和氮素含量及单位面积产量对不同麦苗分布下小麦群体构建及单株生长发育差异进行分析。结果表明:①在H2处理(穴距为9cm)时小麦的根系活力最大,且在不同的穴苗数之间趋势一致,而穴苗数为3~4时最为适宜。②在H1处理(穴距为6cm)时小麦的根长最长,H2处理根系平均直径最大,H3处理(穴距为12cm)的根系表面积最大,不同处理间均为穴苗数3~4的结果最优。③小麦株高在生育中后期以H3处理最高,不同处理间均随着穴苗数的增多而增加;平均茎粗在不同时期以H3处理最高,不同处理间均随着穴苗数的增加而减少;单株叶面积在不同时期以H3处理最高,不同穴苗数间以穴苗数3~4的结果最优;单株干物重随着穴距的增大而增大,随着穴苗数的增加而减少。④不同处理下SPAD值和氮素含量的趋势一致,均随着穴距的增大而增大,随着穴苗数的增加而减少。⑤在不同处理下,随着播种密度的增加,穗数随之增加,而穗粒数和千粒重则与其呈负相关。

摘要： 快速准确地获取葡萄关键生育期的元素含量,是现代精准农业的基本要求。利用无人机搭载五通道多光谱相机,采集4个葡萄关键生育期多光谱影像数据,并以相应实测葡萄叶片氮含量为基准,进行葡萄叶片氮含量估测遥感无损监测研究。通过皮尔逊相关性分析,筛选出16个与氮含量强相关的光谱变量,并采用后退逐步回归分析法逐个剔除不显著变量,综合考虑模型精度与简洁度,在不同生育期选择合适的光谱变量进行建模,实现对葡萄叶片氮含量较高精度检测。在各生育期选取无人机多光谱遥感最优光谱变量监测葡萄氮素含量,为葡萄园的精准管理提供决策信息和技术支持。

摘要： 叶片氮素含量是评价植被生长状况的重要指标,快速、准确监测核桃树冠层氮素含量的变化,对及时掌控树体长势、实施精准管理具有重要意义.本研究通过低空无人机遥感平台搭载GS-2型成像光谱仪,获取了果实膨大期5年生核桃林地的高光谱遥感影像数据.利用ENVI 5.3软件对观测范围内的核桃、土壤以及阴影区域进行识别提取,根据不同地物的波谱差异寻找核桃与土壤、阴影区域之间无交集且差异较大的波段区间,确定冠层的范围,并通过支持向量机方法验证其提取精度;根据NDVI、RVI和DVI植被指数筛选指示冠层氮素含量的特征敏感波段,分析了9种光谱参数对核桃冠层氮素含量的估算能力及其相关性,并将筛选的特征敏感波段作为BP神经网络模型的输入变量,进行了核桃冠层氮素含量的估算.结果 表明:当B100(550.7)处的光谱反射率大于0.10,且B233(779.4)处的光谱反射率大于0.70时,可有效识别和确定核桃树冠层范围,制图精度高达96.43％.在分析核桃树冠层氮素含量与NDVI、RVI、DVI植被指数相关关系的基础上,确定了B33(440.6)、B165 (660.7)、B186 (697.0)和B347(986.4)为指示氮素含量的特征敏感波段.9种光谱参数中,以B347(986.4)和B186(697.0)重构的NDVI(986.4.697.0)在核桃林地冠层氮素含量的诊断中更接近实测值,估算模型精度最高.基于BP神经网络建立的估算模型较9种光谱参数具有更高的估算精度,测试集R2达0.805,具有一定的估算可靠性.

摘要： 氮是葡萄生长必需的大量营养元素,本团队以设施促早栽培贝达砧87-1葡萄为试材,选择长势良好且生长一致的树体,通过关键生育时期整株取样,测定各器官的氮素含量,明确了设施促早栽培87-1葡萄的氮元素需求规律,为设施促早栽培葡萄的合理施肥提供理论依据。1不同生育期树体各器官氮含量及变化,由图1知,各器官氮含量在不同生育期存在差异,具有明显的季节特异性。

摘要： [目的]通过田间试验,研究拔节期不同量氮肥追施对来源于西藏高原生态区和北部冬麦生态区的冬小麦材料氮素积累、产量及加工品质的影响,为在不同生态区冬小麦的氮肥合理运筹提供理论依据和技术参考.[方法]大田试验采用两因素随机区组设计,A因素为来源于西藏高原生态区的冬小麦材料藏冬25号、肥麦和来源于北部冬麦生态区的冬小麦材料08RH66B、09RH32B;B因素为拔节期追施氮量,分别为N 75和135 kg/hm2.于越冬、返青和拔节时期测定其总茎数变化趋势,于开花期和成熟期取样(分为茎秆、叶、穗和籽粒)测定氮素含量;测定了株高、穗粒数、容重、千粒重及产量,籽粒磨粉测定粗蛋白质含量、沉淀值、面筋含量和面团流变学特性.[结果]4个小麦材料间的氮素含量、产量、蛋白质含量及加工品质有显著或极显著差异.来源于西藏高原生态区的2个材料株高极显著高于来源于北部冬麦生态区的小麦材料,但其千粒重和产量极显著低于后者.来源于西藏高原生态区的藏冬25号的氮素含量、产量、总蛋白质含量、沉淀值、吸水率、面团形成时间、稳定时间、粉质指数等各项指标均比肥麦高;来源于北部冬麦区的08RH66B的产量、沉淀值、吸水率、面团形成时间、稳定时间、粉质指数等指标均高于09RH32B.本试验中,追施氮素用量对各供试小麦材料的氮素积累量、产量、蛋白质组分及加工品质有显著或极显著影响,且均表现为正效应.[结论]不同生态区冬小麦生育特性及需氮量有所不同,对氮肥追施量的响应也不相同,但是追施氮肥均显著提高了4个小麦材料的产量和加工质量.具体氮肥追施量还需要根据具体冬小麦材料来制定.

摘要： 水稻叶片氮素含量是反映其生长质量、估测产量的重要参考因素,本文主要研究了基于无人机高光谱遥感技术定量反演水稻氮素的方法.选用M600无人机平台,搭载高光谱成像仪获取水稻冠层光谱信息,对所获高光谱信息进行辐射定标处理,得到冠层叶片反射率.试验在沈阳农业大学道南试验田进行,采用“沈稻529”试验品种在4种施氮水平下开展(零氮、低氮、中氮、高氮),选取3种机器学习算法对无人机采集的水稻冠层高光谱信息及对应的氮素含量进行训练.试验结果表明:(1)基于分类回归树机器学习算法反演水稻氮素在3种反演算法中运算速度最快,运算时间为3.2s.(2)同时,分类回归树算法反演水稻氮素精度最优,R2=0.77,NRMSE=7.2273％.(3)本研究所采用的3种机器学习算法均难以对大样本的采样数据进行学习.本文可为无人机高光谱遥感反演水稻氮素研究提供一定的理论基础.

摘要： 利用基于声光可调谐滤波器(Acousto-optic Tunable Filter,AOTF)成像光谱仪获取高光谱数据,探索由马铃薯冠层光谱数据组成的植被指数TCARI/OSAVI与叶片氮素含量之间的相关关系,并建立相应的估算模型,并检验其精度.实验结果表明:植被指数TCARI/OSAVI与马铃薯叶片氮素含量有很强的相关性,相关系数为0.726,达极显著相关.经过实测数据验证,估算模型:y=-8.5937x+8.8518有较好的可靠性.

摘要： 利用岛津UV-2450光谱仪测量苹果叶片光谱反射率,同时在实验室利用凯氏定氮法测量苹果叶片的氮素含量,建立了适用于便携式检测仪的苹果叶片氮素含量快速检测模型。研究了苹果叶片光谱特性并进行了光谱反射率与氮素的相关性分析,获得了两个氮素敏感波段652nm和772nm.同时,利用分段减量精细采样法,构建了350-730nm与750-900nm波段范围内所有两两波段形成的归一化植被指数NDVI,获取了与氮素含量相关性最高的波段组合(364nm、859nm)构建NDVI.并建立了基于NDVI,652nm以及772nm反射率的偏最小二乘回归模型,建模精度达到0.9048,RMSE为0.1597,检验模型的精度达到0.917,RMSE为0.2833.模型精度达到实用水平,该研究成果为便携式苹果营养检测仪的研发提供了氮含量快速检测模型。

摘要： 为了解文山州植烟土壤肥力状况,提高烤烟施肥的科学性.2013年在文山州的7个县(市)的46个烤烟种植乡(镇)采集134份植烟耕层土壤进行分析.结果表明文山烟区植烟土壤有机质、全氮和碱解氮的平均含量分别为25.81g/kg、0.12％和130.18mg/kg;在文山州的7个主要烤烟种植县(市)中,西畴县、麻栗坡县的土壤有机质和氮素含量相对较高,广南县和砚山县的土壤有机质和氮素含量相对较低,但其平均含量均仍处于适宜范围.文山植烟区随着海拔升高,土壤有机质和碱解氮含量呈升高的趋势,而土壤全氮含量差异不显著.文山植烟土壤有机质、氮素与速效磷、速效钾、有效铜、有效锌、有效铁、有效硼和氯离子呈极显著的正相关.

摘要： 以合丰55号大豆为材料,研究了大豆在施用根瘤菌及促菌剂的条件下不同生长时间(7.1日、8.1日、9.1日)对植株叶片氮素含量、株高、SPAD等的影响,同时对大豆籽粒蛋白质含量及大豆产量、产量相关性状分析,结果表明,叶片氮素含量在大豆不同生长期存在差异,根瘤菌+促菌剂处理在8.1日可显著增加大豆叶片氮素含量;在各测定时间,根瘤菌+促菌剂处理与根瘤菌处理、对照相比,植株株高表现最高,SPAD值最高;大豆籽粒蛋白含量最高,在大豆花期测定根瘤数及根瘤干重值最高;根瘤菌+促菌剂处理与对照相比增产33.87％;根瘤菌处理与对照相比增产23.14％.根瘤菌+促菌剂处理与根瘤菌处理增产8.71％.

摘要： 化肥用量大和利用率低而导致的养分大量损失是导致面源污染和湖泊水体富营养化的一个重要原因.作者通过斜坡径流和土柱淋溶模拟试验分别从径流和淋溶两个方面研究了其实验室研制的一种新型内质型缓释肥在减少氮素损失上的的作用,评价新型缓释肥对提高氮素利用率的效果.研究结果表明:在斜面径流试验中,径流水样中缓释尿素的氮素含量3次平均比普通尿素要低28.30％;在一米高的土柱淋溶试验中与对照组(普通尿素和NH4Cl)相比,等养分的新型内质网型尿素和NH4Cl缓释肥土柱淋出液中淋失损失的氮素分别减少51.91％和51.92％,而土壤N素残留分别由施肥量的64.52％提升到91.26％(NH4Cl),66.20％提高到92.54％(尿素).

摘要： 以3个分蘖成穗率差异较大的小麦品种YM49-198,LKAZ8,YZ4110为材料,研究了主茎和不同分蘖的氮代谢关键酶活性和氮素代谢变化特征,探讨了氮代谢酶活性与氮素含量和积累量间的关系.结果表明,自拔节期至开花期,小麦主茎、大分蘖和中分蘖GS、GOGAT以及GS同工酶活性均表现为逐渐升高的趋势;而小分蘖GS、GOGAT以及GS2和GSx活性降低,GS1活性升高,造成其叶片氮素同化能力降低。LKAZ8主茎氮代谢关键酶活性明显高于其余分蘖,说明分蘖成穗率低的品种比分蘖成穗率高的品种具有更强的主茎优势。拔节前期3品种游离氨基酸含量均以小分蘖为最高.分蘖成穗率低的品种主茎叶片比分蘖成穗率高的品种具有更强的氮素吸收和积累能力.拔节后小分蘖氮素含量和氮素积累量呈下降的趋势变化;在挑旗期和抽穗期,氮素代谢关键酶活性与叶片含氮量和氮积累量呈显著或极显著正相关,GS同工酶GS2或GSx的活性与叶片含氮量和氮积累量正相关系数最高,据此可以选取挑旗期GS同工酶活性作为判断小麦叶片氮索累积量的指标。

摘要： 本文研究了不同氮素水平(16.0、6.0、0.5、0mg/kg)没顶全淹、冠层半淹和根部渍水对枫杨的光合作用的影响.结果表明,淹水使枫杨叶片的净光合速率(Pn)显著下降,但高氮(16.0mg/kg)和中氮(6.0mg/kg)淹水胁迫下枫杨叶片净光合速率的降幅明显低于低氮(0.5mg/kg)和对照(0mg/kg).淹水胁迫下,枫杨叶片的非光化学淬灭系数(qN)随富氮水平的提高而降低,而光化学荧光淬灭系数(qP或qL)则相反.上述试验结果说明,富氮可缓解淹水对枫杨叶片光合作用的胁迫损害,枫杨适应于富营养化(富氮)环境,可作为滩地造林和湿地绿化的配置树种.

摘要： 本文研究了不同氮素水平(16.0、6.0、0.5、0mg/kg)没顶全淹、冠层半淹和根部渍水对枫杨的光合作用的影响.结果表明,淹水使枫杨叶片的净光合速率(Pn)显著下降,但高氮(16.0mg/kg)和中氮(6.0mg/kg)淹水胁迫下枫杨叶片净光合速率的降幅明显低于低氮(0.5mg/kg)和对照(0mg/kg).淹水胁迫下,枫杨叶片的非光化学淬灭系数(qN)随富氮水平的提高而降低,而光化学荧光淬灭系数(qP或qL)则相反.上述试验结果说明,富氮可缓解淹水对枫杨叶片光合作用的胁迫损害,枫杨适应于富营养化(富氮)环境,可作为滩地造林和湿地绿化的配置树种.

摘要： 本文研究了不同氮素水平(16.0、6.0、0.5、0mg/kg)没顶全淹、冠层半淹和根部渍水对枫杨的光合作用的影响.结果表明,淹水使枫杨叶片的净光合速率(Pn)显著下降,但高氮(16.0mg/kg)和中氮(6.0mg/kg)淹水胁迫下枫杨叶片净光合速率的降幅明显低于低氮(0.5mg/kg)和对照(0mg/kg).淹水胁迫下,枫杨叶片的非光化学淬灭系数(qN)随富氮水平的提高而降低,而光化学荧光淬灭系数(qP或qL)则相反.上述试验结果说明,富氮可缓解淹水对枫杨叶片光合作用的胁迫损害,枫杨适应于富营养化(富氮)环境,可作为滩地造林和湿地绿化的配置树种.

摘要： 本发明公开了一种反演叶片氮素含量的方法，包括以下步骤：步骤1：获取研究区内玉米叶片的光谱反射率数据与相应氮素含量并进行预处理；步骤2：选取部分玉米样品数据作为训练数据集；步骤3：基于弹性网算法对训练数据集进行降维处理；步骤4：利用得到的降维数据进行偏最小二乘回归，建立带有弹性网约束的偏最小二乘回归模型，得到EN‑PLSR模型；本发明建立带有弹性网约束的偏最小二乘回归模型(EN‑PLSR)，原理简单，操作方便，且通过调节参数可以控制变量选择压缩程度，具有较大的灵活性和实用性同时具有较强的普适性。

摘要： 本发明公开一种希尔伯特法建立稻株中氮素含量拉曼光谱测量模型方法，属于作物中微量元素测量技术领域。根据测量目标需求，构建4个功能模块：光谱采集模块、光谱预处理模块、光谱数据主成分分析模块和模式识别模块。实现主要功能是应用拉曼光谱仪采集水稻植株光谱，应用小波分解方法对拉曼光谱数据去噪和基线校正，抽取光谱数据主成分进行希尔伯特变换，得到频率‑波数谱，通过神经网络训练识别得到氮素特征频率，建立特征频率与氮素含量最小二乘测量模型。使用该方法测量水稻植株中氮素含量，不会受到水稻中其它微量元素含量影响，具有微测量、便捷和准确的特点，适合批量操作。

摘要： 本发明提供了一种利用比叶质量测定毛竹叶片单位面积氮素含量的方法，属于植物元素测定技术领域。所述方法包括测定毛竹叶片的干重和叶面积，得到毛竹的比叶质量；测定毛竹叶片单位质量氮素含量，代入公式得到毛竹叶片单位面积氮素含量；或将所述比叶质量代入公式得到毛竹叶片单位面积氮素含量，公式为：y＝0.0223x+0.0577。本发明提供的方法绿色环保、成本低、操作简单和快速测定毛竹叶片单位面积氮素含量。

摘要： 本发明涉及一种棉花叶片叶绿素及氮素含量的检测仪器及检测方法，属于光谱分析及植物表型技术领域。利用RGB相机获取被光源照射的待测棉花叶片的RGB图像，利用光谱探头获取被光源照射的待测棉花叶片的光谱数据，然后提取RGB图像的颜色特征、形态特征和纹理特征，提取光谱数据的光谱特征，再将颜色特征、形态特征、纹理特征和光谱特征进行融合，得到融合特征，最后以融合特征作为输入，利用预测模型计算待测棉花叶片的叶绿素含量和氮素含量，可实现棉花叶片叶绿素及氮素含量表型数据的快速自动获取，可以克服现有植物叶片表型平台难以携带、田间棉花叶片叶绿素及氮素含量无法快速实地获取的问题。

摘要： 本发明涉及一种棉花叶片色素及氮素含量检测方法及系统，涉及植物叶片生理生化指标检测技术领域，首先获取棉花叶片的色素实际含量、氮素含量以及光谱反射率，并根据光谱反射率计算棉花叶片在每个光谱波段组合下的光谱指数，然后拟合不同光谱波段组合下的光谱指数与色素实际含量，拟合不同光谱波段组合下的光谱指数与氮素含量，得到色素实际含量和氮素含量与光谱指数的关系方程，然后根据计算得到的拟合优度选出最佳的方程，在后续测量过程中，只需获取棉花叶片对应波段的光谱反射率即可根据该最佳的方程得到叶绿素及氮素含量，从而不需要损坏样本，有效解决了现有技术中时效性差和不可逆的样品损坏问题。

摘要： 本发明公开了基于机器学习的土壤剖面氮素含量高光谱检测及可视化方法，属于土壤属性检测的技术领域。包括以下步骤：采集若干个土壤剖面样品；获取土壤剖面的高光谱图像数据；在高光谱图像上选取若干个矩形范围作为感兴趣区域，计算该ROI内所有像素点的平均光谱典线，并分析测定该ROI对应的土壤样品氮素标准含量；以预处理后的ROI平均光谱为预测变量，以标准土壤氮素含量为响应变量，结合不同学习算法分别构建土壤剖面五种土壤氮素的高光谱预测模型；根据评价指标，选择最优预测模型，实现整段土壤剖面上不同形态氮素含量的预测及可视化。本发明采用的方法能满足对土壤剖面不同形态氮素含量进行快速、准确、无损检测和可视化制图的应用需求。

摘要： 本发明提供了一种水稻氮素含量反演高光谱植被指数构建方法，属于精准农业领域，包括：采集水稻叶片高光谱反射率信息及水稻叶片氮素含量；对采集的400nm～1000nm范围内的水稻叶片高光谱反射率信息进行重采样；提取重采样后的水稻叶片高光谱反射率信息中与水稻叶片氮素含量具有相关性的特征波段；利用波段特征转移法对所述特征波段进行转换，构建氮素特征转移指数NCTI；以氮素特征转移指数NCTI为输入，采用线性回归方法构建水稻叶片氮素浓度反演模型。本发明通过选取400nm～1000nm范围内水稻叶片高光谱反射率的特征波段，采用基于特征转移的思想，构建水稻氮素含量氮素特征转移植被指数，以期为水稻叶片氮素含量快速监测构建一种高效、精准的植被指数。

摘要： 本申请公开了一种基于影像阴影去除的果树冠层氮素含量遥感反演方法及系统,获取果园无人机多光谱影像并进行预处理；确定影像阴影去除的阴影指数，去除无人机多光谱影像中果树冠层的阴影；建立遥感反演模型对果树冠层氮素含量进行遥感反演。由于无人机植被冠层多光谱影像中通常包含阴影，这些阴影削弱了植被的光谱信息，降低了冠层氮素含量反演精度。基于阴影指数去除阴影前后冠层氮素含量反演模型，不仅避免了将阴影与非阴影区分离的复杂性，还可以有效去除果树冠层阴影且去除阴影后模型反演精度较高、更稳定。

摘要： 本发明公开了一种反演叶片氮素含量的方法，包括以下步骤：步骤1：获取研究区内玉米叶片的光谱反射率数据与相应氮素含量并进行预处理；步骤2：选取部分玉米样品数据作为训练数据集；步骤3：基于弹性网算法对训练数据集进行降维处理；步骤4：利用得到的降维数据进行偏最小二乘回归，建立带有弹性网约束的偏最小二乘回归模型，得到EN‑PLSR模型；本发明建立带有弹性网约束的偏最小二乘回归模型(EN‑PLSR)，原理简单，操作方便，且通过调节参数可以控制变量选择压缩程度，具有较大的灵活性和实用性同时具有较强的普适性。

摘要： 本发明公开了一种油菜冠层氮素含量等级分类评估方法，属于智能农业技术领域，包括：获取不同氮素梯度的油菜植株在不同角度下的高光谱图像样本，并对所有高光谱图像进行氮素梯度标记；对获取的高光谱图像样本进行光谱校正，将校正后的高光谱图像样本进行分割，生成作物冠层的高光谱数据并保存为.mat格式；将得到的高光谱数据进行随机选取，对多次进行随机选取的区域光谱求取平均光谱，生成数据集，输入SAE神经网络进行训练；经SAE神经网络训练后得到的最佳特征单元形成基于不同氮素梯度的油菜冠层预测数据集，构建预测模型；根据预测模型完成特征与氮素梯度的类别判定，完成对该特征代表的植株冠层氮素含量的评价。