农业机械学报

作者：范耀冰，吴尚蓉，匡炜，陈友兴，方宝华，任建强

单位：中北大学,北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所);中国农业科学院,湖南省水稻研究所,中北大学,湖南省水稻研究所,北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所);中国农业科学院,

关键词：水稻;稻谷氮含量;植株氮含量;无人机;高光谱影像

基金：国家重点研发计划项目(2023YFD1900101)、国家自然科学基金项目(42271374)和中国农业科学院青年创新专项(Y2023QC18)

水稻稻谷氮含量直接影响其营养状况和作物品质，本文基于高光谱特征与植株氮含量间关系开展稻谷氮含量估算研究。获取了水稻拔节期、扬花期和完熟期无人机高光谱遥感影像，在获取窄波段归一化差值植被指数（N-NDVI）与水稻植株氮含量敏感波段中心波长以及极大值区域Ω的基础上，通过构建内接矩形自动确定了水稻植株氮含量估算的最优敏感波段宽度，并建立了植株氮含量与稻谷氮含量的相关关系；基于最优波宽构建N-NDVI实现了稻谷氮含量估算，并进行了精度验证。结果表明，利用内接矩形自动筛选出的N-NDVI植株氮含量最优敏感波段宽度在各时期水稻植株氮含量和稻谷氮含量反演中均取得较高精度。在稻谷氮含量反演精度验证中，稻谷氮含量实测值和稻谷氮含量预测值之间的决定系数R2为0.410 9~0.610 6，归一化均方根误差NRMSE为11.33%~16.85%，平均相对误差MRE为9.53%~13.24%，各生育期预测精度从大到小排序为完熟期、拔节期、扬花期。在完熟期，敏感波段中心波长为629.85/701.93 nm，对应高光谱最优波宽±6 nm构建的N-NDVI估算稻谷氮含量的精度最高(R2=0.590 0，NRMSE为14.06%，MRE为11.59%)。本文提出的稻谷氮含量反演方法具有一定可行性，为禾本科谷类作物预测籽粒氮含量提供了参考。

来源：2025年第1期

《农业机械学报》期刊编辑部

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