[發明專利]一種利用植被指數估算水稻拔節期氮營養的方法

在審

• 申請號: 202210532359.8
• 申請日: 2022-05-09
• 公開（公告）號: CN114813607A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 王潔;凌琪涵;石孝均;魏勇;寧強
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35;G01N21/3563;G01N21/359;G01N33/00
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 何凡

本發明公開了一種利用植被指數估算水稻拔節期氮營養的方法，所述利用植被指數估算水稻拔節期氮營養的方法包括：S1：利用無人機多光譜版采集水稻植株冠層多光譜圖像，其中，所述水稻植株冠層多光譜圖像是根據處于拔節期的水稻植株樣本采集到的；S2：對所述水稻植株冠層多光譜圖像集進行處理，得到冠層光譜值；S3：利用所述冠層光譜值，得到近紅外歸一化植被指數；S4：對所述水稻植株樣本進行氮營養測定，得到測定結果；S5：根據所述近紅外歸一化植被指數和所述測定結果，得到所述冠層光譜值和相對于所述測定結果的定量監測模型；S6：根據所述定量監測模型，得到水稻拔節期氮營養估算結果。

技術領域

本發明涉及水稻種植技術領域，具體涉及一種利用植被指數估算水稻拔節期氮營養的方法。

背景技術

氮素是水稻生長發育過程中所必需的元素，參與水稻體內重要化合物的合成，只有合理的氮肥用量才能確保水稻的正常生長發育。在水稻拔節期，氮素與光合作用以及干物質積累量密切相關。適量的氮素能夠促光合作用和干物質積累，而氮素供應不足則會導致水稻生長發育不良，除此以外，過量的氮肥施用不僅會在一定程度降低產量、水稻倒伏、引起氣候變暖、水體富營養化等一系列環境污染問題。

在水稻生育期內，基于兩波段的植被指數在氮含量大于3時，光譜指數會出現嚴重的飽和現象，影響了在水稻氮營養診斷上的準確性。而拔節期水稻氮含量處于該范圍。前人采用實驗室近景高光譜技術能夠準確的在水稻拔節期進行作物氮營養診斷，然而在基于田塊尺度上的近景高光譜技術無法獲取大面積的光譜信息，并且監測設備貴、無法進行大面積推廣使用。衛星遙感在一定程度上能夠進行對大尺度的地塊的作物氮營養診斷，然而其精確度低、重訪周期長、影像分辨率粗糙，無法達到實時和精準診斷的效果。

消費級無人機價格低廉、具有很高的時效性、空間分辨率高，作業成本以及損耗風險低、精準診斷等優點，可以高效、快速的獲取較大面積農田的厘米級遙感影像，能夠有效的輔助調控農業經營者進行作業管理與調控，適合在個體農戶和合作社大面積推廣使用。目前，基于植被指數的經驗統計模型被廣泛的應用于無人機載尺度作物營養生理的無損監測。但是基于消費級無人機在水稻拔節期氮營養診斷避免過飽和現象的高精度植被指數估算模型還未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用植被指數估算水稻拔節期氮營養的方法，以能夠快速診斷水稻氮營養，從而能夠合理使用氮肥。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

本發明提供一種利用植被指數估算水稻拔節期氮營養的方法，所述利用植被指數估算水稻拔節期氮營養的方法包括：

S1：利用無人機多光譜版采集水稻植株冠層多光譜圖像，其中，所述水稻植株冠層多光譜圖像是根據處于拔節期的水稻植株樣本采集到的；

S2：對所述水稻植株冠層多光譜圖像集進行處理，得到冠層光譜值；

S3：利用所述冠層光譜值，得到近紅外歸一化植被指數；

S4：對所述水稻植株樣本進行氮營養測定，得到測定結果；

S5：根據所述近紅外歸一化植被指數和所述測定結果，得到所述冠層光譜值和相對于所述測定結果的定量監測模型；

S6：根據所述定量監測模型，得到水稻拔節期氮營養估算結果。

可選擇地，所述步驟S1中，設置所述無人機的飛行高度范圍為80-120m，航向重疊率為80％，旁向重疊率為70％。

可選擇地，所述步驟S2中，所述冠層光譜值包括處于紅光R_red(650nm±20nm)波段的光譜值和處于近紅外R_nir(840nm±20nm)波段的光譜值；

所述步驟S3中，所述近紅外歸一化植被指數NNVI為：