【摘 要】
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连续地监测作物土壤含水率、准确地预测土壤水分变化是发展精准灌溉、智慧农业的重要手段。田间土壤水分亏缺造成的水分胁迫会极大地影响作物的生长及产量,适时适量地对缺水作物进行精准灌溉既可以提高作物产量,又可以提高水资源利用效率,这对西北缺水干旱地区灌溉制度的制定有着重要的意义。因此连续、快速、准确地测定土壤含水率对精准灌溉非常重要。本文以以四种不同水分处理的玉米为研究对象,利用无人机平台采集实测冠层光谱
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（编号:52179044、51979232）；
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连续地监测作物土壤含水率、准确地预测土壤水分变化是发展精准灌溉、智慧农业的重要手段。田间土壤水分亏缺造成的水分胁迫会极大地影响作物的生长及产量,适时适量地对缺水作物进行精准灌溉既可以提高作物产量,又可以提高水资源利用效率,这对西北缺水干旱地区灌溉制度的制定有着重要的意义。因此连续、快速、准确地测定土壤含水率对精准灌溉非常重要。本文以以四种不同水分处理的玉米为研究对象,利用无人机平台采集实测冠层光谱数据,并计算太阳天顶角,将其同时代入已进行核选择后的Ambrals模型中以获取模拟光谱数据;利用实测和模拟光谱数据建立9个植被指数,分别与不同深度土壤含水率进行相关性分析;最后利用Ambrals核驱动模型计算连续的冠层光谱序列并建立植被指数预测土壤含水率变化并进行灌溉预警。得出如下主要结论:（1）利用Ambrals核驱动模型模拟冠层反射率是可行的Ross-Thin与Li-Sparse的核组合RMSE最小,选择该组合作为Ambrals核驱动模型运行的最佳核组合选择。各波段的模拟精度均达到显著水平,其中0.95水分梯度处理的800nm近红外波段和490nm蓝光波段的模拟精度最高,R~2达到0.594和0.572。（2）模拟植被指数及其外推值可以监测表层土壤含水率利用模拟冠层光谱反射率构建植被指数是可行的,依据模拟精度高的波段构建的4个植被指数SIPI、SAVI、SRPI和ARVI中,植被指数SIPI的建立精度最高,达到0.729。模拟反射率建立的植被指数及其外推值可以用于监测表层土壤含水率,监测效果与实测数据建立的植被指数监测效果相同,其中监测效果最好的植被指数为SIPI（R~2=0.514）。（3）通过模拟植被指数SIPI可以外推预测不同深度土壤含水率并进行灌溉预警额外选取5个基于其他波段模拟反射率建立植被指数,与前文所述4个植被指数共同分析,模拟精度最高的依然为植被指数SIPI,R~2=0.729,对5个不同深度的土壤含水率的监测,精度最高的均为植被指数SIPI,其监测精度分别为0.602、0.512、0.344和0.271。可以利用对土壤含水率监测精度高的植被指数SIPI序列反演预测不同深度土壤含水率,并以灌溉下限设置为灌溉预警线对无水分胁迫小区和轻度水分胁迫小区产生了预警效果。对中度水分胁迫小区和重度水分胁迫小区未产生预警效果。
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