为了评价作物冠层水分传感器的整体性能，开展了标定试验、精确性试验、稳定性试验以及作物冠层水分监测试验等。结果表明，作物冠层水分传感器具有较高的线性度，线性相关系数达到0.95以上；传感器具有良好的精确性，在815nm、900nm、970nm波段处，作物冠层水分传感器与光谱仪测得的冠层反射率相关性均高于0.75，能够较好地实现作物冠层光谱反射率的测量；传感器的稳定性良好，传感器在四个波段处测得的白板反射率与标准白板反射率相对误差和平均误差均小于5%；传感器能较好地实现对作物冠层水分的监测，传感器比值植被指数与冠层含水率相关性达到0.77，并以此构建出了传感器比值植被指数与冠层含水率的监测方程y=1.2926x+0.1318，为进一步高效、精准的水分监测奠定了基础。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
1 材料与方法 2
1.1 试验设计 2
1.2 试验设备 2
1.2.1 Diviner2000便携式土壤墒情监测系统 2
1.2.2 USS1200C积分球光源 3
1.2.3 FieldSpec Pro FP2500型背挂式野外高光谱仪 3
1.2.4 作物冠层水分传感器 4
1.3 测定项目与试验方法 4
1.3.1 作物冠层水分传感器标定试验 4
1.3.2 作物冠层水分传感器精确性试验 4
1.3.3 作物冠层水分传感器稳定性试验 4
1.3.4 水层对作物冠层水分传感器测量结果影响试验 5
1.3.5 作物冠层水分传感器对水稻冠层水分的监测试验 5
1.4 数据分析方法 5
2 结果与分析 6
2.1 作物冠层水分传感器标定试验结果 6
2.2 作物冠层水分传感器精确性试验结果 7
2.3 作物冠层水分传感器稳定性试验结果 8
2.4 水层对作物冠层水分传感器测量结果影响分析 9
2.5 作物冠层水分传感器对水稻冠层水分的监测试验结果 10 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072# 

3. 总结与讨论 11
致谢 12
参考文献 13
作物冠层水分传感器试验研究
引言
水分作为作物的主要组成成分，参与作物的呼吸、光合、有机质合成及分解等过程，对植物的生长发育有着极为重要的作用。水分的亏缺会直接影响植物的生理生化过程和形态结构，导致一系列异常生理反映，影响植物生长、产量和品质[1]。而我国农业水资源短缺的现状又要求了我国的农业生产需要利用有限的水资源去获取更高的产量和更好的品质。因此，作物实时水分状况的获取有利于指导作物的科学精确灌溉，在节约水资源的同时，更能获得更好的作物品质和产量。
由于作物的光谱特征可以反映作物长势、冠层结构等综合信息，且相较于传统的化学方法，采用光谱技术检测作物水分信息，具有简单、快速、无损、准确等优势，对于作物水分的实时无损检测和精确感知具有重要意义[2]。基于光谱的现代水分自动监测技术因此得到了广泛研究和应用。Zhang Jiahua[3]等人研究探测发现叶片含水量变化的敏感波段主要位于发现可见光区域的469、645、700和710nm波段，近红外区域的760、815、855、930、1075、1100 nm波段和短波红外区域的550、1600、1640、1750、2130nm波段。冠层几何结构和土壤背景的综合影响会导致冠层光谱与叶片反射光谱有略微的不同[4]。在冠层水平上，近红外反射率随植株重量的增加而降低，950970nm处的水分吸收槽也逐渐降低，灌溉后两者又都可以恢复到原来的水平，表明R970/R950可以很好地指示植株水分状况[5]。Dobrowski[6]等发现690 nm和740 nm处的冠层光谱可以反映植株的水分胁迫状态。目前已找到可用于冠层水分测量的光谱敏感波段主要为460nm、560nm、610nm、680nm、710nm、720nm、760nm、800nm、900nm和970nm [7]。虽然冠层光谱反射率会受到土壤背景、大气环境和植被几何结构等影响，并且较单叶光谱反射率更复杂，但由于适合大面积快速监测，因而得以更广泛的应用[8]。
本研究通过实施不同水分处理的水稻田间试验，对作物冠层水分传感器的性能开展了一系列试验研究；并通过传感器测得的光谱植被指数与冠层含水率的相关性分析，构建基于该传感器的冠层含水率监测模型，为作物水分的精确管理提供技术支撑。
1 材料与方法
1.1 试验设计
本研究试验于2017年710月在江苏省如皋市国家信息农业工程技术研究中心试验示范基地进行。该试验在水泥池田块中进行，试验田块的土壤类型为黄黏土，耕层土壤中含有机质27.5g/kg1、全氮1.89g/kg1、碱解氮89.6mg/kg1、速效磷36.5mg/kg1、速效钾101.0mg/kg1。本试验基于水分占土壤体积饱和含水量的百分比，对水稻设计了三个水分梯度的处理，即丰水处理（保持浅水层水位13cm）W1为对照，轻旱处理（水分控制下限为土壤体积饱和含水量的70%，上限为土壤表面水层1cm，达到下限时及时灌水，然后自然落干）W2，重旱处理（水分控制下限为土壤体积饱和含水量的40%，上限为土壤体积饱和含水量的70%，达到下限时及时补水，但不可超过上限水平）W3。每个处理设置3个重复，共9个小区；每个小区面积为12m2（4m×3m）。
试验小区于5月20日播种水稻，6月22日每穴移栽三株苗，株距和行距分别为15cm和30cm。各个处理的施氮量均为220kgha1，且按照基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥=4：2：2：2的比例分别施入。每个处理施磷肥(P2O5)135kgha1，钾肥(K2O)220kgha1，均做基肥一次性施用。水稻种植于试验基地水泥池内，水泥池上设有活动型防雨棚，下雨时开启防雨棚进行遮盖；水稻试验小区内的病虫害防治、杂草清理等栽培管理措施与当地常规水稻髙产田管理措施相同。
1.2 试验设备
1.2.1 Diviner2000便携式土壤墒情监测系统
土壤水分数据采集使用澳大利亚Sentek公司的Diviner2000便携式土壤墒情监测系统，测量精度为1％，能够自动快速测量十个壤层体积含水量。由探测器(探头)、连接电缆、显示器和监测套管组成。试验前，需在试验小区内安装好监测套管，管长120cm，地上部为15cm，地下部为105cm，并保持密封。


图1 Diviner2000便携式土壤墒情监测系统
1.2.2 USS1200C积分球光源

原文链接：http://www.jxszl.com/swgc/smkx/561110.html