基于日光诱导叶绿素荧光的小麦氮素营养监测研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

一、课题的意义

小麦在世界范围内分布广泛，是世界上种植面积最大的粮食作物。同时也是我国主要的粮食作物，维持小麦产量的稳定是国家粮食安全的一个重要保障。氮素在小麦生长发育和产量品质形成上有重要作用。传统的氮素监测手段具有费时费力的缺点，与之相比的遥感监测准确快速，且更适合大面积的田间监测。日光诱导叶绿素荧光（sif）作为一种新型的遥感手段，适合在自然条件下对作物进行大面积的无损监测。本研究以小麦为研究对象，通过分析sif光谱特征监测小麦氮素含量，从而控制施肥，以提高产量和品质，带来更大的经济效益和生态效益。本研究是将sif与小麦氮素营养监测应用的有益尝试。

2. 研究的基本内容和问题

一、研究目标

利用日光诱导叶绿素荧光在单叶尺度下进行小麦含氮量监测。找到对小麦氮含量反应敏感的叶绿素荧光参数。构建出荧光参数与小麦氮素含量的模型。

3. 研究的方法与方案

一、研究方法

1、获取数据

本实验采用高光谱辐射仪和加了短波通滤光片的测量作物单叶的叶片夹在日光下获取叶片的辐亮度值。先使滑块没有滤波片的孔对准光照孔，打开叶片夹，夹入白板。待光谱稳定后点击空格键记录白板辐亮度曲线l1wr(up)，再滑动滑块使有滤波片的孔对准光照孔，记录滤去650nm波段后的区域的白板辐亮度曲线l2wr(up)。取出白板，夹入叶片，分别记录无滤波片和有滤波片的叶片辐亮度光谱曲线l1(up)、l2(up)。再将光纤插入fluowat下方，分别测试无滤波片和有滤波片情况下叶片的下行辐亮度光谱l1(down) and l2(down)。

4. 研究创新点

特色或创新之处

基于反射率的氮素营养监测方法往往对植被的变化不敏感，且容易受到土壤背景的干扰，形成植物和土壤的混杂信号，影响氮素监测的准确性。同时，叶面积、叶绿素、生物量的变化也会影响植物的光谱特性，一定程度上限制了植物氮素监测的利用。而较反射光谱而言，叶绿素荧光光谱对氮素缺失更为敏感，所以可以利用荧光光谱特征进行氮素营养监测。基于日光诱导叶绿素荧光的遥感方式在水分胁迫、病虫害监测等方面应用较多，但是将日光诱导叶绿素荧光应用于小麦氮素营养监测的类似研究还比较少。此外，不同于相较于激光诱导将激光作为发射源，日光诱导的方式对植被损伤小，更适合大范围遥感监测。

5. 研究计划与进展

一、研究计划

前期准备：了解sif相关知识，设计实验方案，掌握原理并学习使用asd，叶片夹等实验仪器。学习相关软件使用。

开展试验：不同生育期进行测试，获取荧光光谱数据。进行田间取样，农学水平上进行含氮量测定。