[发明专利]一种遥感估算小麦氮肥利用率的方法

说明书

本发明公开了一种遥感估算小麦氮肥利用率的方法，属于氮肥利用率预估相关技术领域，具体步骤为：数据获取、数据处理、相关性获取、筛选取样时期、筛选植被指数、确定植被指数、建立PNUE‑VIs定量模型和NUE‑PNUE定量模型、构建成熟期氮肥利用率估算模型、确定最终氮肥利用率估算模型。本申请通过一种无损、实时、快速的方法来评价PNUE将有助于估算作物成熟期NUE，在作物生长进程中利用遥感技术可以准确评估作物成熟期NUE状况，有助于量化和传达氮在农业粮食生产中的利用效率，为农田氮肥精确管理提供支持和参考。

技术领域

本发明涉及氮肥利用率预估相关技术领域，更具体的说是涉及一种基于光谱信息技术估算小麦氮肥利用率的方法。

背景技术

小麦是世界上种植最广泛的粮食作物，是我国最重要的口粮品种，在保障国家粮食安全方面至关重要。近年来，我国小麦生产取得了连年丰产的突出成绩，但是氮肥用量也较高，氮肥的过量不仅造成生产成本过高、氮肥利用效率及收益降低，还造成土壤质量恶化、环境污染严重等问题。因此，在保障产量的同时，协同提高作物氮肥利用效率(NUE)是未来农业发展的重要目标和方向。

NUE定义方法有很多种，一般可分为氮农学效率、氮回收效率和氮生理效率，大多数研究者认为NUE本质为作物单位产量的供氮数量。NUE可以很好地衡量作物吸收氮和合理分配氮的能力，表征氮素对植株生长和光合生产力的影响，有效的氮分配可达到最佳的氮素利用效率，从而节本增效。

遥感技术目前已广泛应用于农作物的精确管理，该方法涉及与蛋白质浓度、叶绿素荧光、营养状态和作物产量相关的诸多植被指数。研究已经证实，高光谱植被指数可以准确评价叶绿素含量和氮含量，估算水分含量和反演叶面积，并可对产量品质进行预测。近年来，不少研究者开始关注并利用遥感反射率评价作物功能性指标，例如光合速率、光能利用率、氮肥利用率等，研究表明光合速率(Pn)与植被指数(VIs)之间存在曲线关系，大田作物的叶片Pn与光谱反射率之间存在线性关系。光合速率Pn与叶片氮含量的比值被称之为光合氮素利用效率(PNUE)，是表征叶片瞬时利用氮素的生理性指标，其与小麦成熟期NUE密切相关。前人利用遥感观测技术估算PNUE也取得了很好进展，比值植被指数R810/R680被证明是评价作物叶片PNUE的最佳植被指数。

作物叶片PNUE受氮素组分、氮素分配、光氮协调等诸多因子影响，进而表现出生育期间、品种间、氮肥处理间存在很大差异，且其与光合速率之间关系发生变化。作物成熟期的氮肥利用率是表征整个生育时期作物生长对氮肥的总体利用情况，因此快速准确估算作物成熟期NUE是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于光谱信息技术估算小麦氮肥利用率的方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于光谱信息技术估算小麦氮肥利用率的方法，具体步骤为：

数据获取：对各个采样区域中采样主体的各个取样时期的数据进行测定；

数据处理：对获取的数据进行处理，计算出常规植被指数的值以及其与相关生理生化指标之间的关系；

相关性获取：根据获取的数据计算各个取样时期的光合氮素利用效率与成熟期氮肥利用率之间的相关系数；

筛选取样时期：分别判断各个取样时期的光合氮素利用效率与成熟期氮肥利用率之间的相关系数是否大于最高相关系数阈值，若是，将取样时期保存至第一集合；

筛选植被指数：根据历史数据筛选出数据处理结果中与作物氮素及生长状况相关的植被指数；

确定植被指数：根据任一植被指数的光谱数值与PNUE1之间的线性决定系数的大小，筛选出设定数量的植被指数；