2024年6月10日发(作者：云厚)
河南农业科学，２０１３，４２（１１）：３１－３５，１０１
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
基于ＣＧＭＤ３０２光谱仪的甜玉米生长发育
指标监测研究
陈青春，蒋 锋，林 欢，张姿丽，刘鹏飞，王晓明
（仲恺农业工程学院作物研究所，广东广州５１０２２５）
摘要：为了明确甜玉米不同生育期生长发育指标与光谱仪冠层光谱参数的定量关系，进而为甜玉
米生长指标快速监测提供决策依据，开展了正甜６８不同施钾水平的由间试验，于拔节期、大喇叭口
期以及抽雄期利用ＣＧＭＤ３０２光谱仪采集玉米冠层光谱反射率，并同步测定各处理茎粗、叶面积指
数（ＬＡＩ），研究各光谱参数与生长指标之间的关系。结果表明，归一化植被指数（ＮＤＶＩ）与茎粗和
ＬＡＩ呈正相关关系，而比值植被指数（ＲＶＩ）与茎粗和ＬＡＩ呈负相关关系。经检验，基于ＮＤＶＩ和
ＲＶＩ构建的单个时期监测模型可以有效地反演甜玉米茎粗和ＬＡＩ，模型检验结果良好，预测精度
均在０．９以上，均方根误差均小于１Ｏ ，平均相对误差均小于５ 。
关键词：甜玉米；光谱参数；茎粗；叶面积指数；钾；模型
中图分类号：￥１４３．１￥５１３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４—３２６８（２０１３）１１—００３１一Ｏ６
Ｇｒｏｗｔｈ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｓｗｅｅｔ Ｃｏｒｎ ｂｙ
ＣＧＭＤ３０２ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ
ＣＨＥＮ Ｑｉｎｇ—ｃｈｕｎ，ＪＩＡＮＧ Ｆｅｎｇ，ＬＩＮ Ｈｕａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｚｉ—ｌｉ，ＬＩＵ Ｐｅｎｇ－ｆｅｉ，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ—ｍｉｎｇ
（Ｃｒｏｐｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｏｎｇｋａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０２２５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃｌａｒｉｆｙ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｃａ—
ｎｏｐｙ ｓｐｅｃｔｒａ１ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｓｗｅｅｔ ｃｏｒｎ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｒａｐｉｄｌｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ
ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｏｆ ｓｗｅｅｔ ｃｏｒｎ，ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ Ｚｈｅｎｇｔｉａｎ ６ ８ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ，ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ １ｅｖｅｌｓ
ｏｆ Ｋ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ ｏｆ ｃｏｒｎ ｃａｎｏｐｙ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ＣＧＭＤ３０２ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅ—
ｔｅｒ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｓｔａｇｅｓ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｌｅａｆ ａｒｅａ ｉｎｄｅｘ（ＬＡＩ）ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ
ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃａｎｏｐｙ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｇｒｏｗｔｈ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ＮＤＶＩ ｈａｄ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ
ＬＡＩ。ｗｈｉｌｅ ＲＶＩ ｈａｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ＬＡＩ．Ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｍｏｄｅ１ ｆｏｒ
ａ ｓｉｎｇｌｅ ｓｔａｇｅ ｗａｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＮＤＶＩ ａｎｄ ＲＶＩ。ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｗｅｌｌ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｓｔａｍ ｄｉａｍｅ—
ｔｅｒ ａｎｄ ＬＡＩ ｏｆ ｓｗｅｅｔ ｃｏｒｎ ａｎｄ ｇｉｖｅ ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔ．Ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｗａｓ ａｂｏｖｅ ０．９。
ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｒｏｏｔ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １ ０ ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｒｒｏｒ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ５ ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｗｅｅｔ ｃｏｒｎ；ｓｐｅｃｔｒａｌ ｉｎｄｅｘ；ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ；１ｅａｆ ａｒｅａ ｉｎｄｅｘ；Ｋ；ｍｏｄｅｌ
钾肥作为作物生长的必需元素之一，能促进植
株茎秆健壮，增强植株抗寒能力，改善果实品质，提
高果实糖分和维生素Ｃ含量 。茎粗、叶面积指数
（１ｅａｆ ａｒｅａ ｉｎｄｅｘ，ＬＡＩ）是甜玉米重要的生长指标，与
收稿日期：２０１３一Ｏ５—２２
基金项目：广东省育苗工程项目（２０１２ＬＹＭ＿００７８）；广东省科技攻关项目（２０１２Ｂ０２０３０１００６）；校级教育教学改革研究基金项目
（Ｇ２１２００２０）
作者简介：陈青春（１９８３一），男，江苏连云港人，讲师，博士，主要从事作物精确管理研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｑｉｎｇｃｈｕｎ０４１４＠１６３．ｔｏｍ
＊通讯作者：王晓明（１９５６一），男，甘肃甘谷人，教授，主要从事作物高产栽培育种研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｘｍ１７２４＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ
河南农业科学
甜玉米的产量、品质形成有着密切关系。大量研究
第４２卷
人。１垄双行，垄宽６０ ｃｍ，株距为３０ ｃｍ，小区面
表明，植物冠层光谱对ＬＡＩ有很好的响应ｌ２。 。
Ｔｈｅｎｋａｂａｉｌ等在定性研究描述农作物生物物理特
积为３０ ｉｎ。。４月１５日播种。其他管理同常规高
产田。
征的光谱参数时得出，５００～５５０ ｎｍ、６５０～７００ ｎｍ
和９００～９４０ ｎｍ的反射率能较好地解释ＬＡＩ的变
异 ］。王秀珍等研究指出，水稻ＬＡＩ与群体光谱反
射率在可见光波段和７４０ ｎｍ以后的近红外波段内
有较好的相关关系，７４３．３７ ｎｍ处反射率的一阶微
试验２：试验于２０１２年９月一２０１３年１月在仲
恺农业工程学院钟村农场进行，试验地土壤质地为黏
壤土，土壤中全氮含量为１．２１ ｇ／ｋｇ，有机质含量为
１９．８ ｇ／ｋｇ，有效磷含量为１４．０６ ｍｇ／ｋｇ，速效钾含量
为８２．８ ｍｇ／ｋｇ。采用广东省主推品种正甜６８，共设４
个钾肥水平（０、１５０、３００、４５０ ｋｇ／ｈｍ ），试验设计及
分光谱与ＬＡＩ相关性最好＿１ ，并进一步研究提出，
利用蓝边区一阶微分总和与红边区一阶微分总和的
比值及归一化差值植被指数可以精确估算水稻
ＬＡＩｌ】１］
。
薛利红等研究表明，利用近红外与绿光波
段反射率比值（Ｒ８１Ｏ／Ｒ５６０）能较精确地预测水稻
ＬＡＩｌ１引。唐延林等对不同作物光谱特性进行了比
较，提出棉花红边位置、红边幅值、红边峰值面积
（６８０～７６０ ｎｍ）与Ｉ ＡＩ有显著相关关系，并且认为
水稻ＬＡＩ与垂直植被指数（ＰＶＩ）和归一化植被指数
（ＮＤＶＩ）有很好的相关性［１。 ］。黄文江等研究指
出，ＮＤＶＩ（８００、６７０）和红谷位置可以实现对小麦
ＬＡＩ的较好监测［１ 。总体来说，目前关于作物氮素
光谱监测的研究较多，而磷钾等元素光谱监测研究
相对较少，其中甜玉米钾素光谱监测研究尚未见报
道。针对此问题，开展鲜食甜玉米钾素光谱监测研
究，通过进行不同钾肥水平的田间试验，明确甜玉米
主要生长指标与光谱参数的关系，构建甜玉米生长
指标监测模型，以期实现茎粗、ＬＡＩ等生长指标的快
速监测，为甜玉米钾肥施用提供参考和依据。
１ 材料和方法
１．１试验设计
试验１：试验于２０１２年４—８月在仲恺农业工
程学院钟村农场进行，前茬为休闲田，试验地土壤质
地为黏壤土，土壤中全氮含量为１．１６ ｇ／ｋｇ，有机质
含量为１９．１ ｇ／ｋｇ，有效磷含量为１４．３６ ｍｇ／ｋｇ，速
效钾含量为８０．８ ｍｇ／ｋｇ。采用广东省主推品种正
甜６８，共设６个钾肥水平（０、１２０、２４０、３６０、４８０、６００
ｋｇ／ｈｍ。，分别标记为Ｋ０、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５），试
验采用随机区组设计，重复３次，共计１８个小区。
氮肥为尿素，总施用量为６００ ｋｇ／ｈｍ。，施用比例为
基肥２２ 、苗肥１Ｏ 、拔节肥３Ｏ 、攻苞肥３０ 、粒
肥８ ９／６，前、中、后期比例为３２：６０：８。钾肥为氯
化钾（Ｋ Ｏ含量为５２ ），施用比例与氮肥相同，另
外过磷酸钙（Ｐ Ｏ ２００ ｋｇ／ｈｍ。）作基肥一次性施
施肥方案与试验１相同。
１．２测定项目与方法
１．２．１ 生长指标 于玉米出苗后使用游标卡尺定
株定期（其中５月１４—２０日为拔节期，５月２３日
６月２日为大喇叭口期，之后为抽雄期）测量甜玉米
茎粗（地上部最粗节间处），同时使用ＬＡＩ一２０００测
定植株ＬＡＩ。每小区选取代表性植株５株，取平均
值计数。
１．２．２ 光谱数据 采用便携式光谱仪ＣＧＭＤ３０２，
于拔节期、大喇叭口期、抽雄期的晴朗天气１Ｏ：Ｏ０
１４：Ｏ０，探头垂直向下，距离冠层０．５ ＩＴＩ测定甜玉米
冠层光谱反射率，计算光谱参数。ＣＧＭＤ３０２为两
波段被动光谱仪，波段分别为８１０ ｎｍ和７２０ ｎＩｎ，由
国家信息农业工程技术中心研制。
１．３数据分析
于Ｅｘｃｅｌ软件中进行数据分析、绘图。采用决
定系数（Ｓ—Ｒ ）、均方根误差（ＲＭＳＥ）、平均相对误
差（ＲＥ）以及预测精度（Ｐ—Ｒ ，即实测值和模型估
算值之间的决定系数）等指标综合评价模型。
２ 结果与分析
２．１不同钾肥水平下甜玉米生长参数变化
图１表明，随着施钾量增加和生育进程的推进，
茎粗和ＬＡＩ均相应增加，茎粗于抽雄期（６月１１
１４日）达到最高，ＬＡＩ在后期不同钾肥水平下存在
一
定的差异，其中Ｋ０一Ｋ３于６月２日达到最高，
Ｋ４、Ｋ５于５月２９日达到最高。
２．２不同钾肥水平下甜玉米冠层光谱参数变化
作物群体的大小，对植被指数影响很大，如图２
所示，随着施钾水平的提高，甜玉米冠层ＮＤＶＩ值
也随之增加，不同生育期趋势类似，其中６月５日由
于抽雄后部分叶片枯黄以及雄穗影响，Ｋ５水平下
ＮＤＶＩ值稍有下降；比值植被指数（ＲＶＩ）与ＮＤＶＩ
值变化趋势相反。
第１１期 陈青春等：基于ＣＧＭＤ３０２光谱仪的甜玉米生长发育指标监测研究 ３３
—
◆一５月１４日—日一５，ｑ２３日— —５）１ ２７日 — ５月１４日廿５月１７日 ｒ ５月２０日
４．０
３．５
３．０
ｇ
２．５
２．Ｏ
１．５
１．０
钾肥水平
钾肥水平
图１ 不同钾肥水平下甜玉米茎粗和ＬＡＩ变化趋势
７
２．２Ｏ
６
２．Ｏ５
１・９０
；５
０
Ｚ
壶１・７
４
１．６０
１．４５
２
１．３０
ＫＯ Ｋｌ Ｋ２ Ｋ３ Ｋ４ Ｋ５
Ｋ０ Ｋｌ
Ｋ２ Ｋ３ Ｋ４ Ｋ５
钾肥水平
钾肥水平
图２不同钾肥水平下甜玉米ＮＤＶＩ和ＲＶＩ变化趋势
２．３ 甜玉米生长参数与冠层光谱参数的相关性
ＬＡＪ与ＮＤＶＩ和ＲＶＩ的关系均可用二次函数拟合；抽雄
图３—５表明，ＮＤＶＩ和ＲＶＩ与甜玉米茎粗和ＬＡＩ
期茎粗与ＮＤＶＩ和ＲＶＩ的关系可用二次函数拟合，
具有良好的相关性，其中拔节期茎粗与ＮＤＶＩ和ＲＶＩ的 与ＮＤＶＩ和ＲＶ１分别可用二次函数、幂函数拟合。结果
关系可用二次函数拟合，Ｌ 与ＮＤＶＩ可用二次函数拟
表明，拟合模型决定系数均达到０．９０以上，茎粗和
合，与ＲＶＩ可以用对数函数拟合；大喇叭口期茎粗和 与ＮＤＶＩ呈显著正相关，与ＲＶＩ呈显著负相关。
２．０
１．Ｏ
２・０ １．０
１．９ １．９
Ｏ．９
Ｏ．９
１．８ １．８
ｇ
ｇ
１．７
Ｏ－８
１．７
Ｏ－８《
一
１．６ ｌ ６
０．７
Ｏ．７
１．５ １－５
１．４
Ｏ．６
１．４
Ｏ．６
４ ５ ６ ７
１．３ １．４
１．５ １．６ １＿７ ｌ １．９
ＮＤＶＩ ＲＶＩ
图３甜玉米拨节期ＮＤＶＩ和ＲＶＩ与茎粗和ＬＡＩ的关系
３４
２．５
河南农业科学
３．０
第４２卷
２．９
２．３
２．８
ｇ
２．１
骝
２．７专 童
２．６
鼎
洲
１．９
２．５
１．７
３．０ ３．５ ４．０ ４．５
ＮＤＶＩ
５．０ ５．５
２．４
６．０
ＲＶＩ
图４甜玉米大喇叭口期ＮＤＶＩ和ＲＶＩ与茎粗和ＬＡＩ的关系
３．３
４．２
３．１
４．１
ｇ
吕 ２・９
Ｕ
４．ｏ
翕
素
２．７ ３．９
２．５ ３．８
２．３
１．６
ＮＤＶＩ
３．７
１．７ １．８ １．９
ＲＶＩ
２．０ ２．１ ２．２
图５ 甜玉米抽雄期ＮＤＶＩ和ＲＶＩ与茎粗和ＬＡＩ的关系
２．４模型检验
利用独立试验（试验２）数据对所构建的模型进
ＬＡＩ的精度均达到了０．９０以上，ＲＭＳＥ均小于
１０ ，ＲＥ均小于５ （表１、表２），以抽雄期为例茎
粗实测值与预测值的比较见图６。
行检验，结果表明，所构建的模型能够有效地反演茎
粗和ＬＡＩ，基于ＮＤＶＩ和ＲＶＩ预测单独时期茎粗和
表１甜玉米茎粗与冠层光谱参数的定量关系
表２甜玉米ＬＡＩ与冠层光谱参数的定量关系
第ｌ１期 陈青春等：基于ＣＧＭＤ３０２光谱仪的甜玉米生长发育指标监测研究 ３５
吕 ｇ
：型ｉ
醛
疆
图６ 甜玉米抽雄期茎粗实测值与基于ＮＤＶＩ（左图）和ＲＶＩ（右图）预测值的比较
３ 结论与讨论
参考文献：
作物长势监测的目的是为了实时掌握作物生长
［１］ 曹志洪．科学施肥与我国粮食安全保障Ｆ－Ｊ３．土壤，
状况，并及时发布苗情监测报告，以便合理地进行管
１９９８，３０（２）：５７—６３，６９．
理调控，并为作物产量预测提供理论依据和技术途
Ｅ２］ 田永超，杨杰，姚霞，等．高光谱植被指数与水稻叶面积
径。植物冠层光谱信息反映了植株的群体信息，能
指数的定量关系［Ｊ］．应用生态学报，２００９，２０（７）：
有效地评价植株群体长势状况和营养专缺。前人对
１６８５—１６９０．
植物生长参数光谱监测做了大量的工作［２ ，提出
Ｅ３３ Ｂｒｏｎｓｏｎ Ｋ Ｆ，Ｃｈｕａ Ｔ Ｔ，Ｂｏｏｋｅｒ Ｊ Ｄ，ｅｔ ａ１．Ｉｎ－ｓｅａｓｏｎ
ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｔａｔｕｓ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｎ ｉｒｒｉｇａｔｅｄ ｃｏｔｔｏｎ：Ⅱ．Ｌｅａｆ ｎｉ—
了很多生长参数的敏感波段，其中国家信息农业工
ｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｂｉｏｍａｓｓ Ｉ－Ｊ］．Ｓｏｉｌ Ｓｃｉ Ｓｏｃ Ａｍ Ｊ，２００３，６７
程技术中心基于多年的研究结果，筛选出７２０ ｎｍ
（５）：ｉ４３９－１４４８．
和８１０ ｎｍ ２个波段，并基于这２个波段研制了便携
［４］ Ｃａｓａｎｏｖａ Ｄ，Ｅｐｅｍａ Ｇ Ｆ，Ｏｏｕｄｒｉａａｎ Ｊ．Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｒｉｃｅ
式光谱仪，在一定程度上减少了对国外仪器的依赖，
ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ ａｔ ｆｉｄｄ ｌｅｖｅｌ ｆｏｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ
可更有针对性地对禾本科植物生长状况进行监测。
ＬＡＩ［Ｊ］．Ｆｉｅｌｄ Ｃｒｏｐｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９８，５５（１／２）：８３—９２．
本试验基于不同钾素水平和不同生育时期条件
Ｅ５］ 陈德华，吴云康，段海，等．棉花群体叶面积载荷量与产
下的连续２ ａ大田试验，系统分析了ＣＧＭＤ３０２光
量关系及对源的调节效应研究Ｉ－Ｊ］．棉花学报，１９９６，８
谱仪的ＮＤＶＩ和ＲＶＩ与甜玉米生长参数的关系。
（２）：１０９—１１２．
结果表明，随着生育进程推进，茎粗逐渐增加，在抽
１－６］Ｌｅｅ Ｋ Ｓ，Ｃｏｈｅｎ Ｗ Ｂ，Ｋｅｎｎｅｄｙ Ｒ Ｅ，ｅｔ ａ１．Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃ—
ｔｒａｌ ｖｅｒｓｕｓ ｍｕｌｔｉｓｐｅｃｔｒａｌ ｄａｔａ ｆｏｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｌｅａｆ ａｒｅａ
雄期达到最高，而ＬＡＩ先增加并于６月前后开始逐
ｉｎｄｅｘ ｉｎ ｆｏｕｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｉｏｍｅｓ ＥＪ－］．Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ ｏｆ
渐降低，不同钾肥水平下ＮＤＶＩ和ＲＶＩ值差异明
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２００４，９１：５０８—５２０．
显，ＮＤＶＩ值与施钾水平呈正相关，ＲＶＩ与施钾水平
－Ｉ７］ ｖａｎ ｄｅｒ Ｍｅｅｒ Ｆ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒａｌ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｆｅａ—
呈负相关。进一步研究确定了光谱指数与甜玉米茎
ｔｕｒｅｓ ｉｎ ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ ｉｍａｇｅｒｙ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒ－
粗和ＬＡＩ的定量关系，发现基于ＣＧＭＤ３０２的光谱
ｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅａｒｔｈ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｇｅｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，
指数（ＮＤＶＩ、ＲＶＩ）可以有效地监测甜玉米茎粗和
２００４，５：５５—６８．
ＬＡＩ；基于ＮＤＶＩ和ＲＶＩ构建的单个时期监测模型
［８］Ｄｉｋｅｒ Ｋ，Ｂａｕｓｃｈ Ｗ ｃ．Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｕｓｅ ｏｆ’ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｒｅｆｌｅｃ—
均可以有效地反演甜玉米茎粗和ＬＡＩ，模型检验结
ｔａｎｃｅ ｉｎｄｅｘ ｔｏ ｅｓｔｉｍａｔｅ ｐｌａｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ ｏｆ
果良好，预测精度均达到０．９０以上，均方根误差均
ｍａｉｚｅＥＪ］．Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００３，８５：４３７—４４７．
小于１Ｏ ，平均相对误差均小于５ 。本研究结果
Ｅ９］Ｔｈｅｎｋａｂａｉｌ Ｐ Ｓ，Ｓｍｉｔｈ Ｒ Ｂ，Ｐａｕｗ Ｅ Ｄ．Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ
ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｗｉｔｈ ａｇｒｉｃｕｌ—
对于甜玉米植株生长特征及群体长势的实时监测和
ｔｕｒａｌ ｃｒｏｐ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ［Ｊ］．Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ ｏｆ Ｅｎｖｉ—
精确诊断具有重要意义，为遥感技术在精准农业中
ｒｏｎｍｅｎｔ，２０００，７１：１５８—１８２．
的直接应用奠定了技术基础。由于受到天气及其他
ＥｌＯ］王秀珍，黄敬峰，李云梅，等．高光谱数据与水稻农学
因素的限制，试验仅涉及一个生态点和有限的生育
参数之间的相关分析［Ｊ］．浙江大学学报：农业与生命
期，品种数量也相对较少，因此，模型的准确性和普
科学版，２００２，２８（３）：２８３—２８８．
适性仍需更多生态点资料进行检验。
（下转第１０１页）
第１１期
ｌＯＯ
９Ｏ
８０
７０
杨 娟等：臭氧处理对采后马水桔有机磷农药残留降噼的研究 １０１
［２］吴永宁．科学看待食品农药残留［Ｊ］．中国社区医师，
２００２，１８（１１）：２３－２６．
［３］孟玲，翁霞，刘长江．利用植物酯酶快速检测有机磷农
药残留的研究进展［Ｊ］．农药，２００６，４５（５）：３０６—３０８．
旃６０
齄 ５０
繁 ｏ
《３０
２Ｏ
１０
０
０
［４］夏静，姚自呜，宋学芬，等．果蔬保鲜延储中臭氧及负氧
离子应用效果ＥＪ］．北方园艺，１９９８（１）：３８—３９．
Ｉ－５］ Ｓｍｉｌａｎｉｃｋ Ｊ Ｌ，Ｍａｒｇｏｓａｎ Ｄ Ｍ，Ｍｌｉｋｏｔａ Ｇａｂｌｅｒ Ｆ．Ｉｍ—
ｐａｃｔ ｏｆ ｏｚｏｎａｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｈｅｌｆ－ｌｉｆｅ ｏｆ
５ ｌ０ １５ ２Ｏ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５
ｆｒｅｓｈ ｃｉｔｒｕｓ ｆｒｕｉｔ，ｓｔｏｎｅ ｆｒｕｉｔ，ａｎｄ ｔａｂｌｅ ｇｒａｐｅｓ［Ｊ］．
Ｏｚｏｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００２，２４：３４３—３５６．
温度／℃
图６温度条件对有机磷农药降解率的影响
［６］杨绍艳，王文生，董成虎．臭氧处理对磨盘柿采后生理
生化变化的影响［Ｊ］．华北农学报，２００８，２３（５）：１９８—
２０１．
３ 结论
本研究采用不同温度、不同质量浓度的臭氧水对
采后马水桔果实处理不同时间，以降解采后马水桔果
实中残留的有机磷农药。结果表明：采后马水桔果实
在温度为０℃、质量浓度为５ ｍｇ／Ｌ的臭氧水中浸泡
处理６ ｍｉｎ，果实中所含有机磷农药的降解效果最好，
［７］刘晓军，王群．冬枣的湿冷保鲜技术研究［Ｊ］．山西农业
科学，２００１，２９（３）：７３—７６．
［８］Ｒｉｐ Ｇ Ｒｉｃｅ．Ｃｅｎｔｕｒｙ ２１一Ｐｒｅｇｎａｎｔ ｗｉｔｈ ｏｚｏｎｅｌ－Ｊ］．
Ｏｚｏｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００２，２４：１－１５．
［９］方敏，沈月新，方竟，等．臭氧水稳定性的研究［Ｊ］．食品
科学，２００２，２３（９）：３９—４３．
处理后３０ ｄ磷铵、治螟磷、甲基异柳磷和毒死蜱的降
解率分别为８１ 、８ｌ％、８５ 、８２ ，可见马水桔果实
中的农药残留大部分得到了降解清除。
参考文献：
［１Ｏ］ 张桂祥，林修光．臭氧水稳定性与杀菌性的试验观察
－ｌＪ］．现代预防医学，２００７，３４（９）：１７７２—１７７３．
［１１］沈晓婉．色谱法在食品分析中的应用［Ｍ］．北京：北京
大学出版社，１９９２：９５—９６．
［１２］马建强，甘春芳，封剑飞．气相色谱一火焰光度检测法
［１］李鹏，张子德，王琦，等．次氯酸钙对氧化乐果农药残留
降解的研究［Ｊ］．食品工业科技，２００６（４）：８６—８８．
测定蔬菜甲胺磷残留量［Ｊ］．广西师范学院学报，
２００１，１８（２）：１８—２Ｏ．
（上接第３５页）
［１１］王秀珍，黄敬峰，李云梅，等．水稻叶面积指数的高光
谱遥感估算模型［Ｊ］．遥感学报，２００４，２８（１）：４７—５２．
［１２］薛利红，曹卫星，罗卫红，等．光谱植被指数与水稻叶
面积指数相关性的研究［Ｊ］．植物生态学报，２００４，２８
（１）：４７—５２．
律及其营养诊断［Ｊ］．遥感技术与应用，２００３（１８）：
２０６—２１１．
ａｎ Ｙ，ｅｔａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｃａｎ—
［１７］
Ｚｈｕ Ｙ，Ｙａｏ Ｘ，Ｔｉ
ｏｐｙ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ ｆｏｒ ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｌｅａｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｃ—
ｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｗｈｅａｔ ａｎｄ ｒｉｃｅｌ，Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒ—
ｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅａｒｔｈ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｇｅｏｉｎｆｏｒｍａ－
ｔｉｏｎ，２００８，１０（１）：１－１０．
［１３］唐延林，黄敬峰，王秀珍，等．水稻、玉米、棉花的高光
谱及其红边特征比较［Ｊ］．中国农业科学，２００４，３７
（１）：２９—３５．
［１８］ 吕雄杰，潘剑君，张佳宝，等．水稻冠层光谱反射特征
及其与叶面积指数关系研究［Ｊ］．土壤，２００４，１９（１）：
２４—２９．
［１４］唐延林，王秀珍，王珂．利用光谱法测定水稻生物物理
参数及其与光谱变量的相关性研究［Ｊ］．贵州大学学
报：农业与生物科学版，２００２，２１：３２７—３３１．
［１９］ 薛利红，曹卫星，罗卫红，等．光谱植被指数与水稻叶
面积指数相关性的研究［Ｊ］．植物生态学报，２００４，２８
（１）：４７－５２．
［１５］唐延林，王人潮，王秀珍，等．水稻叶面积指数和叶片
生化成分的光谱法研究［刀．华南农业大学学报：自然
科学版，２００３，２４（１）：４－７．
［１６］黄文江，王纪华，刘良云，等．冬小麦红边参数变化规
［２Ｏ］ 李映雪，谢晓金，徐德福．高光谱遥感技术在作物生长
监测中的应用研究进展［Ｊ］．麦类作物学报，２００９，２９
（１）：１７４—１７８．
2024年6月10日发(作者：云厚)
河南农业科学，２０１３，４２（１１）：３１－３５，１０１
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
基于ＣＧＭＤ３０２光谱仪的甜玉米生长发育
指标监测研究
陈青春，蒋 锋，林 欢，张姿丽，刘鹏飞，王晓明
（仲恺农业工程学院作物研究所，广东广州５１０２２５）
摘要：为了明确甜玉米不同生育期生长发育指标与光谱仪冠层光谱参数的定量关系，进而为甜玉
米生长指标快速监测提供决策依据，开展了正甜６８不同施钾水平的由间试验，于拔节期、大喇叭口
期以及抽雄期利用ＣＧＭＤ３０２光谱仪采集玉米冠层光谱反射率，并同步测定各处理茎粗、叶面积指
数（ＬＡＩ），研究各光谱参数与生长指标之间的关系。结果表明，归一化植被指数（ＮＤＶＩ）与茎粗和
ＬＡＩ呈正相关关系，而比值植被指数（ＲＶＩ）与茎粗和ＬＡＩ呈负相关关系。经检验，基于ＮＤＶＩ和
ＲＶＩ构建的单个时期监测模型可以有效地反演甜玉米茎粗和ＬＡＩ，模型检验结果良好，预测精度
均在０．９以上，均方根误差均小于１Ｏ ，平均相对误差均小于５ 。
关键词：甜玉米；光谱参数；茎粗；叶面积指数；钾；模型
中图分类号：￥１４３．１￥５１３ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００４—３２６８（２０１３）１１—００３１一Ｏ６
Ｇｒｏｗｔｈ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｓｗｅｅｔ Ｃｏｒｎ ｂｙ
ＣＧＭＤ３０２ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ
ＣＨＥＮ Ｑｉｎｇ—ｃｈｕｎ，ＪＩＡＮＧ Ｆｅｎｇ，ＬＩＮ Ｈｕａｎ，ＺＨＡＮＧ Ｚｉ—ｌｉ，ＬＩＵ Ｐｅｎｇ－ｆｅｉ，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ—ｍｉｎｇ
（Ｃｒｏｐｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｏｎｇｋａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０２２５，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃｌａｒｉｆｙ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｃａ—
ｎｏｐｙ ｓｐｅｃｔｒａ１ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｓｗｅｅｔ ｃｏｒｎ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｒａｐｉｄｌｙ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ
ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ ｏｆ ｓｗｅｅｔ ｃｏｒｎ，ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ Ｚｈｅｎｇｔｉａｎ ６ ８ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ，ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ １ｅｖｅｌｓ
ｏｆ Ｋ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ ｏｆ ｃｏｒｎ ｃａｎｏｐｙ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ ＣＧＭＤ３０２ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅ—
ｔｅｒ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ｓｔａｇｅｓ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ｌｅａｆ ａｒｅａ ｉｎｄｅｘ（ＬＡＩ）ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ
ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃａｎｏｐｙ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｇｒｏｗｔｈ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ＮＤＶＩ ｈａｄ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ
ＬＡＩ。ｗｈｉｌｅ ＲＶＩ ｈａｄ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｎｄ ＬＡＩ．Ｔｈｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｍｏｄｅ１ ｆｏｒ
ａ ｓｉｎｇｌｅ ｓｔａｇｅ ｗａｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＮＤＶＩ ａｎｄ ＲＶＩ。ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｗｅｌｌ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｓｔａｍ ｄｉａｍｅ—
ｔｅｒ ａｎｄ ＬＡＩ ｏｆ ｓｗｅｅｔ ｃｏｒｎ ａｎｄ ｇｉｖｅ ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔ．Ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｗａｓ ａｂｏｖｅ ０．９。
ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｒｏｏｔ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １ ０ ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｅｒｒｏｒ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ５ ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｗｅｅｔ ｃｏｒｎ；ｓｐｅｃｔｒａｌ ｉｎｄｅｘ；ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ；１ｅａｆ ａｒｅａ ｉｎｄｅｘ；Ｋ；ｍｏｄｅｌ
钾肥作为作物生长的必需元素之一，能促进植
株茎秆健壮，增强植株抗寒能力，改善果实品质，提
高果实糖分和维生素Ｃ含量 。茎粗、叶面积指数
（１ｅａｆ ａｒｅａ ｉｎｄｅｘ，ＬＡＩ）是甜玉米重要的生长指标，与
收稿日期：２０１３一Ｏ５—２２
基金项目：广东省育苗工程项目（２０１２ＬＹＭ＿００７８）；广东省科技攻关项目（２０１２Ｂ０２０３０１００６）；校级教育教学改革研究基金项目
（Ｇ２１２００２０）
作者简介：陈青春（１９８３一），男，江苏连云港人，讲师，博士，主要从事作物精确管理研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｑｉｎｇｃｈｕｎ０４１４＠１６３．ｔｏｍ
＊通讯作者：王晓明（１９５６一），男，甘肃甘谷人，教授，主要从事作物高产栽培育种研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｗｘｍ１７２４＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ
河南农业科学
甜玉米的产量、品质形成有着密切关系。大量研究
第４２卷
人。１垄双行，垄宽６０ ｃｍ，株距为３０ ｃｍ，小区面
表明，植物冠层光谱对ＬＡＩ有很好的响应ｌ２。 。
Ｔｈｅｎｋａｂａｉｌ等在定性研究描述农作物生物物理特
积为３０ ｉｎ。。４月１５日播种。其他管理同常规高
产田。
征的光谱参数时得出，５００～５５０ ｎｍ、６５０～７００ ｎｍ
和９００～９４０ ｎｍ的反射率能较好地解释ＬＡＩ的变
异 ］。王秀珍等研究指出，水稻ＬＡＩ与群体光谱反
射率在可见光波段和７４０ ｎｍ以后的近红外波段内
有较好的相关关系，７４３．３７ ｎｍ处反射率的一阶微
试验２：试验于２０１２年９月一２０１３年１月在仲
恺农业工程学院钟村农场进行，试验地土壤质地为黏
壤土，土壤中全氮含量为１．２１ ｇ／ｋｇ，有机质含量为
１９．８ ｇ／ｋｇ，有效磷含量为１４．０６ ｍｇ／ｋｇ，速效钾含量
为８２．８ ｍｇ／ｋｇ。采用广东省主推品种正甜６８，共设４
个钾肥水平（０、１５０、３００、４５０ ｋｇ／ｈｍ ），试验设计及
分光谱与ＬＡＩ相关性最好＿１ ，并进一步研究提出，
利用蓝边区一阶微分总和与红边区一阶微分总和的
比值及归一化差值植被指数可以精确估算水稻
ＬＡＩｌ】１］
。
薛利红等研究表明，利用近红外与绿光波
段反射率比值（Ｒ８１Ｏ／Ｒ５６０）能较精确地预测水稻
ＬＡＩｌ１引。唐延林等对不同作物光谱特性进行了比
较，提出棉花红边位置、红边幅值、红边峰值面积
（６８０～７６０ ｎｍ）与Ｉ ＡＩ有显著相关关系，并且认为
水稻ＬＡＩ与垂直植被指数（ＰＶＩ）和归一化植被指数
（ＮＤＶＩ）有很好的相关性［１。 ］。黄文江等研究指
出，ＮＤＶＩ（８００、６７０）和红谷位置可以实现对小麦
ＬＡＩ的较好监测［１ 。总体来说，目前关于作物氮素
光谱监测的研究较多，而磷钾等元素光谱监测研究
相对较少，其中甜玉米钾素光谱监测研究尚未见报
道。针对此问题，开展鲜食甜玉米钾素光谱监测研
究，通过进行不同钾肥水平的田间试验，明确甜玉米
主要生长指标与光谱参数的关系，构建甜玉米生长
指标监测模型，以期实现茎粗、ＬＡＩ等生长指标的快
速监测，为甜玉米钾肥施用提供参考和依据。
１ 材料和方法
１．１试验设计
试验１：试验于２０１２年４—８月在仲恺农业工
程学院钟村农场进行，前茬为休闲田，试验地土壤质
地为黏壤土，土壤中全氮含量为１．１６ ｇ／ｋｇ，有机质
含量为１９．１ ｇ／ｋｇ，有效磷含量为１４．３６ ｍｇ／ｋｇ，速
效钾含量为８０．８ ｍｇ／ｋｇ。采用广东省主推品种正
甜６８，共设６个钾肥水平（０、１２０、２４０、３６０、４８０、６００
ｋｇ／ｈｍ。，分别标记为Ｋ０、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５），试
验采用随机区组设计，重复３次，共计１８个小区。
氮肥为尿素，总施用量为６００ ｋｇ／ｈｍ。，施用比例为
基肥２２ 、苗肥１Ｏ 、拔节肥３Ｏ 、攻苞肥３０ 、粒
肥８ ９／６，前、中、后期比例为３２：６０：８。钾肥为氯
化钾（Ｋ Ｏ含量为５２ ），施用比例与氮肥相同，另
外过磷酸钙（Ｐ Ｏ ２００ ｋｇ／ｈｍ。）作基肥一次性施
施肥方案与试验１相同。
１．２测定项目与方法
１．２．１ 生长指标 于玉米出苗后使用游标卡尺定
株定期（其中５月１４—２０日为拔节期，５月２３日
６月２日为大喇叭口期，之后为抽雄期）测量甜玉米
茎粗（地上部最粗节间处），同时使用ＬＡＩ一２０００测
定植株ＬＡＩ。每小区选取代表性植株５株，取平均
值计数。
１．２．２ 光谱数据 采用便携式光谱仪ＣＧＭＤ３０２，
于拔节期、大喇叭口期、抽雄期的晴朗天气１Ｏ：Ｏ０
１４：Ｏ０，探头垂直向下，距离冠层０．５ ＩＴＩ测定甜玉米
冠层光谱反射率，计算光谱参数。ＣＧＭＤ３０２为两
波段被动光谱仪，波段分别为８１０ ｎｍ和７２０ ｎＩｎ，由
国家信息农业工程技术中心研制。
１．３数据分析
于Ｅｘｃｅｌ软件中进行数据分析、绘图。采用决
定系数（Ｓ—Ｒ ）、均方根误差（ＲＭＳＥ）、平均相对误
差（ＲＥ）以及预测精度（Ｐ—Ｒ ，即实测值和模型估
算值之间的决定系数）等指标综合评价模型。
２ 结果与分析
２．１不同钾肥水平下甜玉米生长参数变化
图１表明，随着施钾量增加和生育进程的推进，
茎粗和ＬＡＩ均相应增加，茎粗于抽雄期（６月１１
１４日）达到最高，ＬＡＩ在后期不同钾肥水平下存在
一
定的差异，其中Ｋ０一Ｋ３于６月２日达到最高，
Ｋ４、Ｋ５于５月２９日达到最高。
２．２不同钾肥水平下甜玉米冠层光谱参数变化
作物群体的大小，对植被指数影响很大，如图２
所示，随着施钾水平的提高，甜玉米冠层ＮＤＶＩ值
也随之增加，不同生育期趋势类似，其中６月５日由
于抽雄后部分叶片枯黄以及雄穗影响，Ｋ５水平下
ＮＤＶＩ值稍有下降；比值植被指数（ＲＶＩ）与ＮＤＶＩ
值变化趋势相反。
第１１期 陈青春等：基于ＣＧＭＤ３０２光谱仪的甜玉米生长发育指标监测研究 ３３
—
◆一５月１４日—日一５，ｑ２３日— —５）１ ２７日 — ５月１４日廿５月１７日 ｒ ５月２０日
４．０
３．５
３．０
ｇ
２．５
２．Ｏ
１．５
１．０
钾肥水平
钾肥水平
图１ 不同钾肥水平下甜玉米茎粗和ＬＡＩ变化趋势
７
２．２Ｏ
６
２．Ｏ５
１・９０
；５
０
Ｚ
壶１・７
４
１．６０
１．４５
２
１．３０
ＫＯ Ｋｌ Ｋ２ Ｋ３ Ｋ４ Ｋ５
Ｋ０ Ｋｌ
Ｋ２ Ｋ３ Ｋ４ Ｋ５
钾肥水平
钾肥水平
图２不同钾肥水平下甜玉米ＮＤＶＩ和ＲＶＩ变化趋势
２．３ 甜玉米生长参数与冠层光谱参数的相关性
ＬＡＪ与ＮＤＶＩ和ＲＶＩ的关系均可用二次函数拟合；抽雄
图３—５表明，ＮＤＶＩ和ＲＶＩ与甜玉米茎粗和ＬＡＩ
期茎粗与ＮＤＶＩ和ＲＶＩ的关系可用二次函数拟合，
具有良好的相关性，其中拔节期茎粗与ＮＤＶＩ和ＲＶＩ的 与ＮＤＶＩ和ＲＶ１分别可用二次函数、幂函数拟合。结果
关系可用二次函数拟合，Ｌ 与ＮＤＶＩ可用二次函数拟
表明，拟合模型决定系数均达到０．９０以上，茎粗和
合，与ＲＶＩ可以用对数函数拟合；大喇叭口期茎粗和 与ＮＤＶＩ呈显著正相关，与ＲＶＩ呈显著负相关。
２．０
１．Ｏ
２・０ １．０
１．９ １．９
Ｏ．９
Ｏ．９
１．８ １．８
ｇ
ｇ
１．７
Ｏ－８
１．７
Ｏ－８《
一
１．６ ｌ ６
０．７
Ｏ．７
１．５ １－５
１．４
Ｏ．６
１．４
Ｏ．６
４ ５ ６ ７
１．３ １．４
１．５ １．６ １＿７ ｌ １．９
ＮＤＶＩ ＲＶＩ
图３甜玉米拨节期ＮＤＶＩ和ＲＶＩ与茎粗和ＬＡＩ的关系
３４
２．５
河南农业科学
３．０
第４２卷
２．９
２．３
２．８
ｇ
２．１
骝
２．７专 童
２．６
鼎
洲
１．９
２．５
１．７
３．０ ３．５ ４．０ ４．５
ＮＤＶＩ
５．０ ５．５
２．４
６．０
ＲＶＩ
图４甜玉米大喇叭口期ＮＤＶＩ和ＲＶＩ与茎粗和ＬＡＩ的关系
３．３
４．２
３．１
４．１
ｇ
吕 ２・９
Ｕ
４．ｏ
翕
素
２．７ ３．９
２．５ ３．８
２．３
１．６
ＮＤＶＩ
３．７
１．７ １．８ １．９
ＲＶＩ
２．０ ２．１ ２．２
图５ 甜玉米抽雄期ＮＤＶＩ和ＲＶＩ与茎粗和ＬＡＩ的关系
２．４模型检验
利用独立试验（试验２）数据对所构建的模型进
ＬＡＩ的精度均达到了０．９０以上，ＲＭＳＥ均小于
１０ ，ＲＥ均小于５ （表１、表２），以抽雄期为例茎
粗实测值与预测值的比较见图６。
行检验，结果表明，所构建的模型能够有效地反演茎
粗和ＬＡＩ，基于ＮＤＶＩ和ＲＶＩ预测单独时期茎粗和
表１甜玉米茎粗与冠层光谱参数的定量关系
表２甜玉米ＬＡＩ与冠层光谱参数的定量关系
第ｌ１期 陈青春等：基于ＣＧＭＤ３０２光谱仪的甜玉米生长发育指标监测研究 ３５
吕 ｇ
：型ｉ
醛
疆
图６ 甜玉米抽雄期茎粗实测值与基于ＮＤＶＩ（左图）和ＲＶＩ（右图）预测值的比较
３ 结论与讨论
参考文献：
作物长势监测的目的是为了实时掌握作物生长
［１］ 曹志洪．科学施肥与我国粮食安全保障Ｆ－Ｊ３．土壤，
状况，并及时发布苗情监测报告，以便合理地进行管
１９９８，３０（２）：５７—６３，６９．
理调控，并为作物产量预测提供理论依据和技术途
Ｅ２］ 田永超，杨杰，姚霞，等．高光谱植被指数与水稻叶面积
径。植物冠层光谱信息反映了植株的群体信息，能
指数的定量关系［Ｊ］．应用生态学报，２００９，２０（７）：
有效地评价植株群体长势状况和营养专缺。前人对
１６８５—１６９０．
植物生长参数光谱监测做了大量的工作［２ ，提出
Ｅ３３ Ｂｒｏｎｓｏｎ Ｋ Ｆ，Ｃｈｕａ Ｔ Ｔ，Ｂｏｏｋｅｒ Ｊ Ｄ，ｅｔ ａ１．Ｉｎ－ｓｅａｓｏｎ
ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｓｔａｔｕｓ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｎ ｉｒｒｉｇａｔｅｄ ｃｏｔｔｏｎ：Ⅱ．Ｌｅａｆ ｎｉ—
了很多生长参数的敏感波段，其中国家信息农业工
ｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｂｉｏｍａｓｓ Ｉ－Ｊ］．Ｓｏｉｌ Ｓｃｉ Ｓｏｃ Ａｍ Ｊ，２００３，６７
程技术中心基于多年的研究结果，筛选出７２０ ｎｍ
（５）：ｉ４３９－１４４８．
和８１０ ｎｍ ２个波段，并基于这２个波段研制了便携
［４］ Ｃａｓａｎｏｖａ Ｄ，Ｅｐｅｍａ Ｇ Ｆ，Ｏｏｕｄｒｉａａｎ Ｊ．Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｒｉｃｅ
式光谱仪，在一定程度上减少了对国外仪器的依赖，
ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ ａｔ ｆｉｄｄ ｌｅｖｅｌ ｆｏｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｂｉｏｍａｓｓ ａｎｄ
可更有针对性地对禾本科植物生长状况进行监测。
ＬＡＩ［Ｊ］．Ｆｉｅｌｄ Ｃｒｏｐｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９８，５５（１／２）：８３—９２．
本试验基于不同钾素水平和不同生育时期条件
Ｅ５］ 陈德华，吴云康，段海，等．棉花群体叶面积载荷量与产
下的连续２ ａ大田试验，系统分析了ＣＧＭＤ３０２光
量关系及对源的调节效应研究Ｉ－Ｊ］．棉花学报，１９９６，８
谱仪的ＮＤＶＩ和ＲＶＩ与甜玉米生长参数的关系。
（２）：１０９—１１２．
结果表明，随着生育进程推进，茎粗逐渐增加，在抽
１－６］Ｌｅｅ Ｋ Ｓ，Ｃｏｈｅｎ Ｗ Ｂ，Ｋｅｎｎｅｄｙ Ｒ Ｅ，ｅｔ ａ１．Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃ—
ｔｒａｌ ｖｅｒｓｕｓ ｍｕｌｔｉｓｐｅｃｔｒａｌ ｄａｔａ ｆｏｒ ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｌｅａｆ ａｒｅａ
雄期达到最高，而ＬＡＩ先增加并于６月前后开始逐
ｉｎｄｅｘ ｉｎ ｆｏｕｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｉｏｍｅｓ ＥＪ－］．Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ ｏｆ
渐降低，不同钾肥水平下ＮＤＶＩ和ＲＶＩ值差异明
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２００４，９１：５０８—５２０．
显，ＮＤＶＩ值与施钾水平呈正相关，ＲＶＩ与施钾水平
－Ｉ７］ ｖａｎ ｄｅｒ Ｍｅｅｒ Ｆ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒａｌ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｆｅａ—
呈负相关。进一步研究确定了光谱指数与甜玉米茎
ｔｕｒｅｓ ｉｎ ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ ｉｍａｇｅｒｙ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒ－
粗和ＬＡＩ的定量关系，发现基于ＣＧＭＤ３０２的光谱
ｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅａｒｔｈ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｇｅｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，
指数（ＮＤＶＩ、ＲＶＩ）可以有效地监测甜玉米茎粗和
２００４，５：５５—６８．
ＬＡＩ；基于ＮＤＶＩ和ＲＶＩ构建的单个时期监测模型
［８］Ｄｉｋｅｒ Ｋ，Ｂａｕｓｃｈ Ｗ ｃ．Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｕｓｅ ｏｆ’ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｒｅｆｌｅｃ—
均可以有效地反演甜玉米茎粗和ＬＡＩ，模型检验结
ｔａｎｃｅ ｉｎｄｅｘ ｔｏ ｅｓｔｉｍａｔｅ ｐｌａｎｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ ｏｆ
果良好，预测精度均达到０．９０以上，均方根误差均
ｍａｉｚｅＥＪ］．Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００３，８５：４３７—４４７．
小于１Ｏ ，平均相对误差均小于５ 。本研究结果
Ｅ９］Ｔｈｅｎｋａｂａｉｌ Ｐ Ｓ，Ｓｍｉｔｈ Ｒ Ｂ，Ｐａｕｗ Ｅ Ｄ．Ｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌ
ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｗｉｔｈ ａｇｒｉｃｕｌ—
对于甜玉米植株生长特征及群体长势的实时监测和
ｔｕｒａｌ ｃｒｏｐ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ［Ｊ］．Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ ｏｆ Ｅｎｖｉ—
精确诊断具有重要意义，为遥感技术在精准农业中
ｒｏｎｍｅｎｔ，２０００，７１：１５８—１８２．
的直接应用奠定了技术基础。由于受到天气及其他
ＥｌＯ］王秀珍，黄敬峰，李云梅，等．高光谱数据与水稻农学
因素的限制，试验仅涉及一个生态点和有限的生育
参数之间的相关分析［Ｊ］．浙江大学学报：农业与生命
期，品种数量也相对较少，因此，模型的准确性和普
科学版，２００２，２８（３）：２８３—２８８．
适性仍需更多生态点资料进行检验。
（下转第１０１页）
第１１期
ｌＯＯ
９Ｏ
８０
７０
杨 娟等：臭氧处理对采后马水桔有机磷农药残留降噼的研究 １０１
［２］吴永宁．科学看待食品农药残留［Ｊ］．中国社区医师，
２００２，１８（１１）：２３－２６．
［３］孟玲，翁霞，刘长江．利用植物酯酶快速检测有机磷农
药残留的研究进展［Ｊ］．农药，２００６，４５（５）：３０６—３０８．
旃６０
齄 ５０
繁 ｏ
《３０
２Ｏ
１０
０
０
［４］夏静，姚自呜，宋学芬，等．果蔬保鲜延储中臭氧及负氧
离子应用效果ＥＪ］．北方园艺，１９９８（１）：３８—３９．
Ｉ－５］ Ｓｍｉｌａｎｉｃｋ Ｊ Ｌ，Ｍａｒｇｏｓａｎ Ｄ Ｍ，Ｍｌｉｋｏｔａ Ｇａｂｌｅｒ Ｆ．Ｉｍ—
ｐａｃｔ ｏｆ ｏｚｏｎａｔｅｄ ｗａｔｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｈｅｌｆ－ｌｉｆｅ ｏｆ
５ ｌ０ １５ ２Ｏ ２５ ３０ ３５ ４０ ４５
ｆｒｅｓｈ ｃｉｔｒｕｓ ｆｒｕｉｔ，ｓｔｏｎｅ ｆｒｕｉｔ，ａｎｄ ｔａｂｌｅ ｇｒａｐｅｓ［Ｊ］．
Ｏｚｏｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００２，２４：３４３—３５６．
温度／℃
图６温度条件对有机磷农药降解率的影响
［６］杨绍艳，王文生，董成虎．臭氧处理对磨盘柿采后生理
生化变化的影响［Ｊ］．华北农学报，２００８，２３（５）：１９８—
２０１．
３ 结论
本研究采用不同温度、不同质量浓度的臭氧水对
采后马水桔果实处理不同时间，以降解采后马水桔果
实中残留的有机磷农药。结果表明：采后马水桔果实
在温度为０℃、质量浓度为５ ｍｇ／Ｌ的臭氧水中浸泡
处理６ ｍｉｎ，果实中所含有机磷农药的降解效果最好，
［７］刘晓军，王群．冬枣的湿冷保鲜技术研究［Ｊ］．山西农业
科学，２００１，２９（３）：７３—７６．
［８］Ｒｉｐ Ｇ Ｒｉｃｅ．Ｃｅｎｔｕｒｙ ２１一Ｐｒｅｇｎａｎｔ ｗｉｔｈ ｏｚｏｎｅｌ－Ｊ］．
Ｏｚｏｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００２，２４：１－１５．
［９］方敏，沈月新，方竟，等．臭氧水稳定性的研究［Ｊ］．食品
科学，２００２，２３（９）：３９—４３．
处理后３０ ｄ磷铵、治螟磷、甲基异柳磷和毒死蜱的降
解率分别为８１ 、８ｌ％、８５ 、８２ ，可见马水桔果实
中的农药残留大部分得到了降解清除。
参考文献：
［１Ｏ］ 张桂祥，林修光．臭氧水稳定性与杀菌性的试验观察
－ｌＪ］．现代预防医学，２００７，３４（９）：１７７２—１７７３．
［１１］沈晓婉．色谱法在食品分析中的应用［Ｍ］．北京：北京
大学出版社，１９９２：９５—９６．
［１２］马建强，甘春芳，封剑飞．气相色谱一火焰光度检测法
［１］李鹏，张子德，王琦，等．次氯酸钙对氧化乐果农药残留
降解的研究［Ｊ］．食品工业科技，２００６（４）：８６—８８．
测定蔬菜甲胺磷残留量［Ｊ］．广西师范学院学报，
２００１，１８（２）：１８—２Ｏ．
（上接第３５页）
［１１］王秀珍，黄敬峰，李云梅，等．水稻叶面积指数的高光
谱遥感估算模型［Ｊ］．遥感学报，２００４，２８（１）：４７—５２．
［１２］薛利红，曹卫星，罗卫红，等．光谱植被指数与水稻叶
面积指数相关性的研究［Ｊ］．植物生态学报，２００４，２８
（１）：４７—５２．
律及其营养诊断［Ｊ］．遥感技术与应用，２００３（１８）：
２０６—２１１．
ａｎ Ｙ，ｅｔａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｃａｎ—
［１７］
Ｚｈｕ Ｙ，Ｙａｏ Ｘ，Ｔｉ
ｏｐｙ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ ｆｏｒ ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｌｅａｆ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｃ—
ｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｗｈｅａｔ ａｎｄ ｒｉｃｅｌ，Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒ—
ｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅａｒｔｈ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｇｅｏｉｎｆｏｒｍａ－
ｔｉｏｎ，２００８，１０（１）：１－１０．
［１３］唐延林，黄敬峰，王秀珍，等．水稻、玉米、棉花的高光
谱及其红边特征比较［Ｊ］．中国农业科学，２００４，３７
（１）：２９—３５．
［１８］ 吕雄杰，潘剑君，张佳宝，等．水稻冠层光谱反射特征
及其与叶面积指数关系研究［Ｊ］．土壤，２００４，１９（１）：
２４—２９．
［１４］唐延林，王秀珍，王珂．利用光谱法测定水稻生物物理
参数及其与光谱变量的相关性研究［Ｊ］．贵州大学学
报：农业与生物科学版，２００２，２１：３２７—３３１．
［１９］ 薛利红，曹卫星，罗卫红，等．光谱植被指数与水稻叶
面积指数相关性的研究［Ｊ］．植物生态学报，２００４，２８
（１）：４７－５２．
［１５］唐延林，王人潮，王秀珍，等．水稻叶面积指数和叶片
生化成分的光谱法研究［刀．华南农业大学学报：自然
科学版，２００３，２４（１）：４－７．
［１６］黄文江，王纪华，刘良云，等．冬小麦红边参数变化规
［２Ｏ］ 李映雪，谢晓金，徐德福．高光谱遥感技术在作物生长
监测中的应用研究进展［Ｊ］．麦类作物学报，２００９，２９
（１）：１７４—１７８．