水稻光谱特性农学基础研究进展

1.国外水稻光谱特性农学基础研究进展在日本的水稻栽培中，利用氮肥作为基肥和追肥，是控制移栽后水稻生长有效而简便的方法。水稻植株体内的含氮量与叶片的叶绿素含量（Chl：叶绿素a+b，g/m2）有密切关系。芝山道郎和秋山侃等定义单位土地面积的叶绿素总量（g/m2）为叶绿素指数（CI），进行了水稻群体叶绿素指数的辐射推算。1983年在筑波的两块水稻田种植14个水稻品种（包括粳稻型、轴稻型、制梗杂交型），施以不同程度的肥料。在7月19日，8月3日和30日，10月1日、7日和18日进行光谱反射率观测，6次都是睛天。试验结果表明：叶绿素指数（Cl）比叶面积指数（LAI）或叶绿素含量（Ch1）与一些常用的可见光（VIS）的回归拟合效果好。因此，CI可认为是Chl和LAl的产物，为辐射遥感技术预测水稻产量即植物生物量或生产力提供了一个有效的方法。他们接着讨论单位土地面积水稻植株的叶绿素含水量与绿光（G）、红光（R）及近红外（NIR）光谱反射率因子之间的关系。利用C/N分析仪来分析样株叶片、茎秆和穗子的含氮量（占干重的%），并考察它们与由轻便式光谱辐射仪获得的光谱资料之间的关系。1983年经过14个水稻品种，分A、B两个光谱观测田块进行观测（A田块7月29日，8月20日，9月13日和10月1日，B田块8月3日、30日，9月17日和10月7日），回归计算和讨论认定：利用光谱反射率资料推算氮素水平是可能的；发现G比R或NIR反射率因子与叶绿素指数有更好的相关关系。从大田分析结果得出：大田光谱观测是考察水稻叶片含氮量而又不破坏群体结构的一项有效方法；NIR-MIR（中红外，1200nm）反射率资料可用来推算水稻群体干重，可准确地推算作物群体状况。

印度也曾于1985年研究了不同施肥处理的水稻光谱特征，结果表明，红波段及近红外波段反射率与氮及其他农学参数有很好的相关性；磷、钾对水稻反射光谱特性影响较小，这可能与土壤磷、钾不缺有关。

2.国内水稻光谱特性农学基础研究进展浙江大学农业遥感与信息技术应用研究所于1983年开始从水稻遥感估产农学机理着手，挑选与水稻长势及产量关系最为密切，而对叶色、形态上反应比较灵敏的氮素营养水平进行遥感监测试验。

（1）测定水稻冠层光谱在大田与盆栽条件下多次培植5个不同氮素水平的水稻（严重缺氮、缺氮、氮正常、氯过剩、氮严重过剩），用光谱仪分别测定水稻各生育期的冠层和叶片的光谱（400-1100nm）的反射特征曲线，以及稻株光谱（400～2500nm）的反射特征曲线。经过光谐差异检验，结合遥感估产的实用性，选定诊断水稻氮素水平的冠层敏感波段为760-90nm、630～60nm和520～550nm；叶片敏感波段为760～900nm、630～660nm和530～560nm。

（2）推算水稻叶面积指数、叶绿素和氮素含量利用敏感波段组成多个植被指数，与形成水稻产量关系最为密切的叶片含氮量、稻株含氮量、叶绿素含量、叶面积指数等农学参数进行相关分析，其中找到比值植被指数（RVI）、归一化植被指数（NDVI）与上述农学参数相关性最佳，其中叶绿素含量则与绿度的相关性最佳。证明了光谱测定可以推算叶绿素含量、叶片和稻株含氮量、叶面积指数（LAI）等。

（3）不同生育时期早稻光谱反射特性的动态变化研究水稻不同生育期的生长状况均发生较大变化，相应地光谱反射特征也有变化。通过插秧后以1星期左右为间隔，较系统地测定不同生育期早稻冠层的反射光谱，发现早稻在抽穗前，随着水稻的生长，分集增加，生物量增大，叶面积上升，土壤背景的影响逐渐减少，近红外波段反射增强，而绿光吸收加强。因此，随移栽后天数的增加，RVI值也逐渐增大，到抽穗时达到最大；早稻抽穗后，水稻趋向衰老而叶面积逐渐下降，穗的出现也对冠层光谱产生影响，至灌浆期，穗趋向成熟，穗颜色由绿变黄，红外波段反射逐渐下降，绿光波段逐渐上升。所以随齐穗后天数的增加，RVI值逐渐下降，至收制时降到最低。

除氨以外，确、钾也对水稻光谐特性有很大影响。确、柳对可见光波段的影响与流相外，似，但在近红外及中远红外处是不同的。由于水稻品种很多，了解不南品种的光锦得性是异，提高遥感估产精度也是十分必要的。根据试验，不同水稻品种的光峰特性确有差异。一般在生长前期差异较大，故在估产中显得重要。杂交水稻与常规稻间的差异较大，而器规稻品种之间的差异较小。由于杂交稻在我国栽种面积较大，这一结果有十分重要的意义。中国科学院遥感研究所田国良也曾研究了氮肥对水稻光谱特性的影响。