高光谱相机反射率与大豆叶面积及地上鲜生物量的相关分析

一、材料与方法

1. 试验设计

本试验选用一块种植密度和肥力均匀的大豆田，分别在苗期、开花期、结荚期和鼓粒期使用高光谱相机对其反射率进行测量。同时，对大豆叶面积和地上鲜生物量进行采集和称重。

2. 高光谱相机测量

使用高光谱相机对大豆田进行遥感测量，获取每个时期的反射率数据。通过对这些数据进行处理和分析，可以获得与大豆生长相关的光谱特征。

本研究应用了400-1000nm的高光谱相机，可采用广东赛斯拜克科技有限公司产品SP130M进行相关研究。光谱范围在400-1000nm，波长分辨率优于2.5nm，可达1200个光谱通道。采集速度全谱段可达128FPS，波段选择后最高3300Hz（支持多区域波段选择）。

3. 叶面积与地上鲜生物量测定

使用LI-3100C叶面积仪对大豆叶面积进行测定，并使用称重法测定地上鲜生物量。这些数据可以反映大豆的生长状况和产量潜力。

二、结果与分析

1. 反射率与叶面积的关系

通过相关性分析发现，大豆田的反射率与叶面积指数（LAI）之间存在显著的正相关关系（r = 0.89，p < 0.01）。这表明随着大豆生长和叶面积的增加，反射率也会相应增加。

采样的光谱反射率

2. 反射率与地上鲜生物量的关系

进一步的统计分析表明，反射率与地上鲜生物量之间也存在一定的正相关关系（r = 0.71，p < 0.01）。即随着大豆植株的生长和鲜重增加，反射率也会相应增加。这意味着高光谱相机可以通过测量反射率来间接评估大豆的生物量。

大豆叶面积与地上鲜生物量的关系

三、讨论与结论

本研究发现，高光谱相机反射率与大豆叶面积及地上鲜生物量之间存在显著的正相关关系。这为利用高光谱遥感技术监测大豆生长状况提供了理论依据。通过定期测量大豆田的反射率，可以间接评估大豆的叶面积和地上鲜生物量，从而为农业生产管理提供科学依据。

在未来的研究中，可以进一步探索不同品种、不同土壤肥力和环境条件下，高光谱相机反射率与大豆生长指标关系的差异。此外，通过对更多生长阶段和年份的数据进行收集和分析，可以进一步提高相关关系的稳定性和预测准确性。

本研究表明高光谱相机在评估大豆生长状况方面具有很大的潜力，为大豆生产中的遥感监测和优化管理提供了新的工具。这将有助于提高大豆生产的效率和可持续性，为农业生产管理提供更多技术支持。