棉花產(chǎn)量與冠層光譜植被指數(shù)相關(guān)關(guān)系，建立棉花高光譜估算模型，可以促進(jìn)高光譜技術(shù)在棉花長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)和估產(chǎn)中應(yīng)用。本文簡(jiǎn)單總結(jié)了干旱區(qū)基于高光譜的棉花遙感估產(chǎn)研究。

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研究方法

結(jié)合棉花生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，對(duì)棉花各時(shí)期冠層進(jìn)行高光譜反射率測(cè)定，根據(jù)光譜曲線特征構(gòu)建高光譜植被指數(shù)，基于棉花盛蕾期至吐絮后期7次地面光譜和產(chǎn)量測(cè)定，對(duì)光譜反射率與產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

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研究結(jié)果

各生育期可見(jiàn)光波段、近紅外波段及短波紅外波段光譜反射率與產(chǎn)量間分別達(dá)顯著負(fù)相關(guān)，顯著正相關(guān)與顯著負(fù)相關(guān)水平。根據(jù)棉花冠層光譜波形特征，利用植被紅邊波段560 nm反射峰、670 nm吸收谷、近紅外波段890 nm反射峰、980 nm和1210nm兩個(gè)弱水汽吸收谷、短波紅外1650nm和2 200 nm反射峰，設(shè)計(jì)歸一化差值光譜指數(shù)，并與棉花產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)分析，利用上述波段組合定義的歸一化差值光譜指數(shù)與產(chǎn)量在各生育期均達(dá)顯著或極顯著相關(guān)，而VARI_700抗大氣植被指數(shù)在各生育期均達(dá)極顯著相關(guān)。

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研究結(jié)論

在可見(jiàn)光波段，光譜反射率與產(chǎn)量從盛蕾期到盛花期達(dá)極顯著負(fù)相關(guān)，在盛鈴初期到吐絮后期相關(guān)性減小；在近紅外波段，光譜反射率與產(chǎn)量在所有生育期都呈顯著正相關(guān)，在短波紅外波段，光譜反射率與產(chǎn)量在吐絮后期達(dá)顯著負(fù)相關(guān)。這表明，可見(jiàn)光波段能很好地反映作物單位面積干物質(zhì)量、作物葉片健康程度以及作物群體狀況，而近紅外波段可較好反映作物光合作用、積累干物質(zhì)并最終形成產(chǎn)量的能力。

由于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，作物光合作用、產(chǎn)量形成、開(kāi)花和光周期過(guò)程等都以最大速度完成是形成產(chǎn)量的關(guān)鍵，能更好反映作物群體營(yíng)養(yǎng)及生殖生長(zhǎng)功能，所以該波段光譜反射率以及光譜特征參量與產(chǎn)量有很好的相關(guān)性。

近紅外波段光譜反射率越高，作物長(zhǎng)勢(shì)越好，并且在全生育期與產(chǎn)量都極顯著正相關(guān)。當(dāng)作物受到病蟲(chóng)害或肥水脅迫，近紅外波段光譜反射率及光譜特征變異最大。所以，利用近紅外波段植被紅邊光譜指數(shù)估算與預(yù)報(bào)作物產(chǎn)量是可行的。

可見(jiàn)光和近紅外波段組合的歸一化差值光譜指數(shù)和兩個(gè)抗大氣植被指數(shù)與產(chǎn)量相關(guān)性都達(dá)極顯著水平。其中利用 VARI_700抗大氣植被指數(shù)進(jìn)行棉花早期產(chǎn)量預(yù)報(bào)效果最好，全生育期7組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的相關(guān)系數(shù)均最高。

各生育期 VARI_700光譜植被指數(shù)與產(chǎn)量散點(diǎn)圖表明，[560 nm，670 nm]、[670 nm，890 nm]、[890 nm，980 nm]、[920 nm，980 nm]、[820 nm，2 200 nm]等歸一化差值光譜指數(shù)與產(chǎn)量的相關(guān)性不僅在各個(gè)生育期都達(dá)到或超過(guò)顯著水平，所有光譜參量，特別是[670 nm，890 nm]和 VARI_700兩個(gè)光譜指數(shù)是最理想的產(chǎn)量早期預(yù)報(bào)、后期檢驗(yàn)光譜參量。