第8香韩2 光满学y点花腊分新 Vo2a2.98g458 不同氮、钾施肥处理对小麦光能利用率和 光化学植被指数(PRD关系的影响 吴朝阳2，牛铮1，汤泉，2，黄文江 1.中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室，北京100101 2中国科学院研究生院，北京100039 3国家农业信总化工程技术研究中心，北京100097 摘要光化学植被指数PRI(photochemical reflectance index)为估算植被的光能利用率LUE(light use eff cieney)提供了一种快速、有效的方法。越来越多的研究关注外界环境对PRI和LUE之间关系的影响，这些 因素包括水分含量、CO,浓度等等。文章选择了不问氨、钾施肥量处理的小麦，测量其LUE和PRL,分析不 同肥料处理对二者关系的影响。实验表明，氯、钾施肥量的增加将提高冠层光谱的P1值和叶片内部叶绿素 的含量，在此基础上提高小麦的LUE,对于不同氮、钾处理的小麦，PI和LUE之间都获得了很好的相关 关系，总的相关系数R分别是0.7104和Q8534.随着氮、钾肥量的增加，PR1和LUE之间的相关性也在 增加.对1,2,3份的氮施肥量，相关系数R分别是06020,06404和0.8014：钾施肥量为1,2,3份时 R2分别为03791,06404和06769。因此，PRI不仅能够获可靠精度的LUE,并且为监测小麦的肥料状 况提供了一种间接方法，这将为田间管理和精细农业提供了必要的参考信息。 关键词光化学植被指数PR1:光能利用率LU:氨肥：钾肥：精细农业 中图分类号TP79 文就标识码：AD01:103964/i.issn1000-0593(2009)02-0455-04 力关注于各种干扰因素对建立PRI和LUE关系的影响，这 引 言 些因素包括叶片水分 化碳浓度等4，。利用PR 来估算 JE的可行性己经得 研究者的认可，但是对 LUE是估算净初级生产力NPP(Net primary 不同干扰因素造成的影响仍然有待更加深入地研究。本文从 的一不关造的变化有着重要的意义川。科经犹的 量。获 取可靠精度自 不同的氮、钾施肥量着手，研究不同肥料水平对PI和LUE 科学家建立了很 的影响，将对精细农业的研究和施配量处理有着积极的 多植被指数VI(vegetation index))米研究植被的各种生化组 义。 分以监测植物的生长状况1。光化学植被指数PRI(photo- chemical reflectance index)的定义为531和570nm处反射率 1实验和方法 的归一化植被指数.这两个波段位置的反射率受到叶黄 质循环的影响并和叶片的LUE密切相关。因此PR为估算 11研究区概况 叶片的LUE提供了一种有效的方法。当入射光强超过光合 研究区位于国家农业信息化工程技术研究中心的小汤山 作用能够使用的能量时，就会引起叶黄质从环氧化状态转变 因家精细农业实验基地(40210.6'N.11626.3'E)。本次实 为脱环氧化状态来做失热量以保护光合器官，列因而导致 验选择的材料是冬小麦(Triticum aestivum L.),是我国主要 LUE的变化 的力作物之 。为了研究不同氮、钾施肥情况对PRI和LUE 很多研究探时了PR和LE的关系这些研究明 的影响，本文选择了不同施肥状况的小麦共5个样品，氮肥 PRI和AE 个基于荧光的指数，可以用来反映光合作 钾肥施肥量分别是 份和3 2代表当地推荐施 用PS的利用效率)以及 1E在叶片冠及 ,1份为推 半，3份为推荐量 1地面测量数 5詹 观尺度上都能建立很好的相关关系。目前，更多的研究精 收稿日期：20071-02，修订日期：200802-08 基金项目：国家重点基础研究发展规划项目(2007CB714406)资助 作者简介：吴朝阳，1982年生，中国科学院逼感应用研究所博士研究生 email hefery 163.com 1994-2010China Academic Joural Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net 第 2 9卷 ,第2期 光 谱 学 与 光 谱 分 析 Vol1 29 ,No12 ,pp4552458 2 0 0 9 年 2 月 Spectroscopy and Spectral Analysis February , 2009 不同氮、钾施肥处理对小麦光能利用率和 光化学植被指数( PRI) 关系的影响 吴朝阳1 , 2 , 牛 铮1 , 汤 泉1 , 2 , 黄文江3 11 中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室 , 北京 100101 21 中国科学院研究生院 , 北京 100039 31 国家农业信息化工程技术研究中心 , 北京 100097 摘 要 光化学植被指数 PRI(photochemical reflectance index) 为估算植被的光能利用率 LU E(light use effi2 ciency)提供了一种快速、有效的方法。越来越多的研究关注外界环境对 PRI 和 L U E 之间关系的影响 , 这些 因素包括水分含量、CO2 浓度等等。文章选择了不同氮、钾施肥量处理的小麦 , 测量其 LU E 和 PRI , 分析不 同肥料处理对二者关系的影响。实验表明 , 氮、钾施肥量的增加将提高冠层光谱的 PRI 值和叶片内部叶绿素 的含量 , 在此基础上提高小麦的 LU E。对于不同氮、钾处理的小麦 , PRI 和 LU E 之间都获得了很好的相关 关系 , 总的相关系数 R 2 分别是 01710 4 和 01853 4。随着氮、钾肥量的增加 , PRI 和 LU E 之间的相关性也在 增加。对 1 , 2 , 3 份的氮施肥量 , 相关系数 R 2 分别是 01602 0 , 01640 4 和 01801 4 ; 钾施肥量为 1 , 2 , 3 份时 , R 2 分别为 01379 1 , 01640 4 和 01676 9。因此 , PRI 不仅能够获可靠精度的 LU E , 并且为监测小麦的肥料状 况提供了一种间接方法 , 这将为田间管理和精细农业提供了必要的参考信息。 关键词 光化学植被指数 PRI; 光能利用率(LU E) ; 氮肥 ; 钾肥 ; 精细农业 中图分类号 : TP79 文献标识码 : A DOI: 1013964/ j1issn1100020593 (2009) 0220455204 收稿日期 : 2007211202 , 修订日期 : 2008202208 基金项目 : 国家重点基础研究发展规划项目(2007CB714406) 资助 作者简介 : 吴朝阳 , 1982 年生 , 中国科学院遥感应用研究所博士研究生 e2mail : hefery @1631com 引 言 L U E 是估算净初级生产力 NPP(Net primary productivi2 ty)的一个关键变量。获取可靠精度的 LU E 对研究能量的分 布以及全球环境的变化有着重要的意义[1 ] 。科学家建立了很 多植被指数 VI(vegetation index) 来研究植被的各种生化组 分以监测植物的生长状况[224 ] 。光化学植被指数 PRI(photo2 chemical reflectance index) 的定义为 531 和 570 nm 处反射率 的归一化植被指数[527 ] 。这两个波段位置的反射率受到叶黄 质循环的影响并和叶片的 LU E 密切相关。因此 PRI 为估算 叶片的 LU E 提供了一种有效的方法。当入射光强超过光合 作用能够使用的能量时 , 就会引起叶黄质从环氧化状态转变 为脱环氧化状态来散失热量以保护光合器官[8 , 9 ] , 因而导致 LU E 的变化。 很多研究探讨了 PRI 和 LU E 的关系 , 这些研究表明 PRI 和ΔF/ Fm′(一个基于荧光的指数 , 可以用来反映光合作 用 PS Ⅱ的利用效率[10 ] ) 以及 LU E 在叶片[11 ] 、冠层[12 ]以及景 观尺度[13 ]上都能建立很好的相关关系。目前 , 更多的研究精 力关注于各种干扰因素对建立 PRI 和 LU E 关系的影响 , 这 些因素包括叶片水分含量、二氧化碳浓度等[14 , 15 ] 。利用 PRI 来估算 LU E 的可行性已经得到了研究者的认可 , 但是对于 不同干扰因素造成的影响仍然有待更加深入地研究。本文从 不同的氮、钾施肥量着手 , 研究不同肥料水平对 PRI 和 LU E 的影响 , 将对精细农业的研究和施肥量处理有着积极的意 义。 1 实验和方法 111 研究区概况 研究区位于国家农业信息化工程技术研究中心的小汤山 国家精细农业实验基地(40°1016′N , 116°2613′E) 。本次实 验选择的材料是冬小麦( Triticum aestivum L1) , 是我国主要 的农作物之一。为了研究不同氮、钾施肥情况对 PRI 和 LU E 的影响 , 本文选择了不同施肥状况的小麦共 5 个样品 , 氮肥、 钾肥施肥量分别是 1 份、2 份和 3 份。2 代表当地推荐施肥 量 , 1 份为推荐量一半 , 3 份为推荐量 115 倍。 112 地面测量数据