基于高光谱参数的柑桔园土壤水分动态监测  

Dynamic Monitoring of Soil Moisture in Citrus Orchards Based on UAV Spectral Remote Sensing

作　　者：孙爱华[1] 顾晓霞 李虎 钟韵 徐文[1] 张礼杰 林震 廖文月 朱士江[3] SUN Aihua;GU Xiaoxia;LI Hu;ZHONG Yun;XU Wen;ZHANG Lijie;LIN Zhen;LIAO Wenyue;ZHU Shijiang

机构地区：[1]三峡大学三峡库区生态环境教育部工程研究中心,湖北宜昌443002 [2]宜昌市农业科学研究院,湖北宜昌443004 [3]三峡大学水工程智慧建造与管理湖北省重点实验室,湖北宜昌443002

出　　处：《中国南方果树》2023年第4期11-18,共8页South China Fruits

基　　金：国家自然科学基金项目(52000120);湖北省水利重点科研项目(HBSLKY201919);三峡库区生态环境教育部工程研究中心开放基金课题(KF2019-15)资助。

摘　　要：土壤水分管理是提高柑桔产量和品质的关键因素。为了高效、无损、精准地获取柑桔园土壤水分动态变化,在宜昌市夷陵区采用梯度控水种植模式的一个棕壤土柑桔园中,采集不同含水量土壤样本,利用ASD光谱仪采集土壤样本适宜响应波段(350~1 075 nm)的光谱反射率数据,采用多元线性逐步回归分析(SMLR)法对提取的光谱反射率数据(R)及其9种变换数据与土壤含水量进行建模,并利用实测含水量的土壤样本进行验证,建立了预测柑桔园土壤含水量的高光谱模型。结果表明,0~20 cm土层土壤含水量变化最为明显,其有助于提高模型的预测精度;原始光谱数据经过微分变换处理后,相较于非微分变换处理,其与波长的关系曲线波动更大且反演精度明显上升;柑桔园土壤试验样本水分的特征波段在700~760 nm以及950 nm左右,是进行建模优先考虑的特征波段;基于原始光谱对数的一阶导数(lgR)′和倒数的对数的一阶导数(lgR^(-1))′建模,对土壤水分的拟合精度较高,两种拟合方式的决定系数(R~2)均为0.876,均方根误差(RMSE)均为2.19%,相对分析误差(RPD)均为7.107;其中,原始光谱对数的一阶导数(lgR)′变换对数据的处理更简便,所建模型是预测柑桔园土壤含水量的最优模型,在进一步验证中,实测值和模型计算值拟合的决定系数R~2达0.942,可实现对柑桔园土壤水分的精确监测。

关 键 词：柑桔园 土壤含水量 光谱反射率 多元线性逐步回归法(SMLR) 

分 类 号：S152.7[农业科学—土壤学] S666[农业科学—农业基础科学] S127