三因素及其交互作用对植物叶片多角度偏振高光谱特征的影响

植物反射光谱曲线及其特点
植物反射光谱曲线描述了植物在不同波长的光线下反射的强度或反射率。

以下是关于植物反射光谱曲线的一些特点：
1.绿色峰值：植物反射光谱曲线通常在绿色波段（约495-
570纳米）具有一个明显的峰值。

这是因为叶绿素是植物
中最重要的光合色素之一，它吸收蓝色和红色波长的光线，并在绿色波段反射光线。

2.吸收谷：除了绿色波段，植物的反射光谱还具有吸收谷。

这些吸收谷是由于植物体内其他色素、叶绿素的不同衍生
物、类胡萝卜素或其他生物分子对特定波长的光线的吸收。

3.红外反射：植物通常在可见光波段外的红外波段（超过
700纳米）也有一些反射。

这是因为植物组织对红外光线
具有较高的散射和反射性质。

4.物种差异：不同植物物种的反射光谱会有所差异。

这些差
异可能与植物的叶绿素组成、叶片结构和光线适应策略等
相关。

5.光线适应性：植物的反射光谱也显示出对环境光线的适应
性。

例如，植物在光照强度较高的环境中，可能会减少绿
色波段的反射，以充分利用可用的阳光能量。

通过分析和解读植物的反射光谱曲线，可以获得关于植物生理、叶绿素含量、水分状态和生长状况的信息。

这些信息对于农业、生态学和植物科学等领域的研究非常重要。

同时，利用植物的
反射光谱曲线，可以开发出植物遥感和光合作用监测等技术，实现对植物健康和生长状态的远程监测。

李金鹏
（ 吉林 农业大学 ， 长春 ， ０ １ ） １ １ ８ ３
罗丹娜
（ 敦化职业技术学 院）
马 彦 董 然
（ 吉林农业 大学 ）
摘 要 在 ２种 光照强度和 ４种 氮素处理 下， 究 ３种彩 叶玉簪叶片光合速率和 荧光参数对其周 围环境 变化 研 的响应。结果表明 ： 在光照强度 Ｌ（ 阴５ ％ ） 。遮 ０ 和 （ 阴７ ％） 遮 ０ 条件 下， ３种彩叶玉簪叶 片叶绿素 ａ 叶绿 素 ｂ 总 、 、 叶绿素 、 胡萝 卜 类 素质量分数 随供 氮量的增加呈先增加后 降低 趋势 ， 转折 点分别 出现在 氮素处理水平 Ｎ （ ． ，９ ６ｇ・ 盆。） 氮素处理水平 Ｎ （ ． 盆 ） 同时氮素增加也 显著提 高 ３种彩叶玉簪 叶片光合 有效速 率； ／ Ｐ １ 。和 ，３２ｇ・ ； Ｆ （ Ｓ１ 最大光化学效率） 中 ｓ（ ＳＩ 、 Ｐ。Ｐ Ｉ 电子传递量子 效率 ） ｇ 光 化 学碎 灭 系数 ） 变化 趋势与其 色素质 量分数 变化相 Ｉ 和 Ｐ（ 的 似 ， 中在 Ｌ 条件下 Ｎ 其 ｌ 处理对金 鹰玉簪的荧光参数 影响较 为显 著 ， 在 条件下 Ｎ ，处理水平利 于黄金 叶和金 头 饰玉簪光化学效率提 高 ， 光照和氮处理对 ３种彩 叶玉簪叶片 Ｆ／ ｍ ｇ Ｆ 、Ｐ上均具有显著 交互作 用（ ＜ ．５ 。研究发 ｐ ００ ） 现 ， 照强度 。 光 与氮水平 Ｎ 、 ２光照强度 与 氮水平 Ｎ， 处理组合 能提 高 ３种 彩叶玉簪的光 能利用率 ， 并有利 于其
ａ ｄｆｕ ｖ ｌ ｏ ｉ ｏｅ ｕ ｐ ．Ｒ ｓｌ ｈ ｗ ｄ ｔａ ，ｕ ｄ ｒｔ ｏ ｄｔ ｎ ｆ ｉ ｔ ｎｅ ｓ ｙ Ｌ （ ０ ｓ ａ ｅ ａ ｄ Ｌ ｎ ｒ ｅ ｅ ｆ ｔ ｇｎ ｓｐ ｌ ｏ ｌ ｓ ｎｒ ｙ ｅｕｔ ｓｏ ｅ ｈ ｔ ｎ ｅ ｅ ｃ ｎ ｉｏ ｓｏ ｇ ｔ ｉ １ ５ ％ ｈ ｄ ） ｎ ， ｓ ｈ ｉ ｌｈ ｉ ｎ ｔ （ ０ ｓ ａ ｅ ， ｈ ｏ ｔ ｔ ｏ ｌａ ｃ ｌ ｏ ｈ ｌ ａ ｈｏｏ ｈ ｌ ｂ ｔｔ ｈｏ ｐ ｙ ｎ ａ ｔ ｏ ｎｔｅ ｔ ｅ ｐ ｃｅ ｏ ７ ％ ｈ ｄ ） ｔｅｃ ｎｅ ｓ ｆ ｅｆ ｈ ｒｐ ｙ ，ｃ ｌ ｐ ｙ ， ｏ ｌｃｌｒ ｈ Ｈ ａ ｄ ｃ ｒ ｅ ｉ ｉ ｒｅ ｓｅ ｉ ｆ ｎ ｏ ｌ ｒ ｌ ａ ｏ ｏ ｎｄ ｈ ｈ ｓ

舒　田，黎瑞君，陈智虎，等．佛手瓜叶片光谱特征与ＳＰＡＤ值估算模型研究［Ｊ］．江苏农业科学，２０２３，５１（９）：２２２－２２７．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２３．０９．０３０佛手瓜叶片光谱特征与ＳＰＡＤ值估算模型研究舒　田，黎瑞君，陈智虎，孙长青，刘春艳，许元红（贵州省农业科技信息研究所，贵州贵阳５５０００６） 摘要：构建佛手瓜叶片叶绿素含量估算模型，为实现高光谱技术监测佛手瓜叶片叶绿素含量变化提供参考依据。

利用ＳＰＡＤ－５０２ＰＬＵＳ叶绿素仪同步测定佛手瓜叶片的ＳＰＡＤ值，以ＦｉｅｌｄＳｐｅｃ３地物光谱仪采集佛手瓜叶片光谱数据。

对原始光谱去噪处理后经一阶微分变换、倒数对数变换和倒数对数的一阶微分变换提取其特征波段，然后利用红边及绿峰位置构建了ＳＰＡＤ值的预测模型，并采用决定系数（Ｒ２）、均方根误差（ＲＭＳＥ）和相对误差（ＲＥ）对模型进行精度评价。

结果表明，在４００～１０００ｎｍ波长范围内，佛手瓜叶片光谱特征在可见光区的绿峰波段反射率在２２％左右，在近红外区形成高反射率，达到５６％左右。

通过对原始光谱曲线进行一阶微分变换、倒数对数变换和倒数对数的一阶微分数学变换后，提取出佛手瓜叶片的特征波长分别有５２０、５５０、６４０、６５０、６７０、６８０、７００ｎｍ。

以单一红边位置与佛手瓜ＳＰＡＤ值建立的模型，ｒ２为０．８１４２，以此模型进行ＳＰＡＤ值预测，得到预测值与实测值的决定系数ｒ２为０．８３３７，ＲＭＳＥ为２．８３，ＲＥ为４．３６％；以红边与绿峰位置和佛手瓜ＳＰＡＤ值建立的模型，ｒ２为０．８２４７，同样以该模型进行ＳＰＡＤ值预测，得到的预测值与实测值的决定系数ｒ２为０．８８５，ＲＭＳＥ为２．１６，ＲＥ为３．４３％。

构建的红边及绿峰位置的回归预测模型对预测佛手瓜叶片ＳＰＡＤ值是可行的，为佛手瓜生产精准调控、产量评估和科学管理提供必要技术支撑。

关键词：佛手瓜；光谱特征；高光谱；ＳＰＡＤ值；估算模型 中图分类号：Ｓ１２７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０２３）０９－０２２２－０５收稿日期：２０２３－０１－１３基金项目：贵州省科技支撑计划（编号：黔科合支撑［２０２１］一般２１１号）；贵州省科学技术基金项目（编号：黔科合基础－ＺＫ［２０２１］一般１３０号）。

植物的反射光谱特征
随着生态环境的保护和社会经济的发展，植物的反射光谱特征也受到越来越多的关注，它不仅可以用于分析和诊断各种植物病害，而且可以被用来表征植物物候期的生长活动。

反射光谱特征是在植物受光照射时反射出来的特定光波长的光谱特征，它是由各种细胞组织的分布导致的，包括叶片的氨基酸、维生素、糖类、蛋白质等有机分子以及叶片结构、孔径尺寸等解剖结构。

反射光谱特征可以根据不同植物类型进行区分，在一定波段中，不同植物类型可能表现出不同的强度梯度和反射比，这种特征特性可以帮助我们准确地了解植物的对环境应答，从而促进植物生态命脉的保护。

此外，反射光谱特征也可以帮助改善植物抗非生物性胁的能力，例如可以正确地识别霜冻或病害的发展，真菌发芽的日期和叶绿素的分布。

其中，叶绿素可以通过红外光谱分析来确定，一些重要的植物病害也可以通过对叶片的反射光谱来诊断。

而叶绿素的分布状态也可以指示植物是否正常生长或识别植物的病害状况，并采取及时有效的措施。

另外，植物反射光谱特征也可以用于诊断植物物候期，即判断植物生长活动的顺序和特点，随着物候期的加剧，参数会随着植物的反射特性而变化，从而可以识别植物对气温、水分、光照和养分状况的反应。

因此，反射光谱特征是诊断和估计植物状况的重要指标，同时也是实现生态环境的保护和植物的优质生长的关键。