玉米不同叶位叶片叶绿素含量垂直分布研究进展

doi:10.12190/j.issn.2096-1197.2023.04.04

摘要/Abstract

摘要：

玉米叶片叶绿素含量用于表征作物生长状态、氮素营养和健康程度，是作物长势评价和生产潜力评估的有效指标。文章归纳总结了玉米不同叶位叶片叶绿素含量垂直分布的研究方法、垂直分布特征、垂直分布规律成因，以期为探索玉米叶片叶绿素含量垂直分布研究方法提供理论支撑。

关键词: 玉米叶片, 叶绿素含量, 垂直分布, 研究方法, 分布特征

Abstract:

The leaf chlorophyll content of maize is used to characterize crop growth status，nitrogen nutrition and health status，and is an effective indicator for crop growth evaluation and production potential evaluation. The article summarized the vertical distribution research methods，vertical distribution characteristics，and causes of vertical distribution patterns of maize leaf chlorophyll content in different leaf positions，in order to provide theoretical support for exploring the research methods of maize leaf chlorophyll content vertical distribution.

Key words: Maize leaf, Chlorophyll content, Vertical distribution, Research method, Distribution characteristics

中图分类号:

S513

潘丽杰, 张宝林, 李瑞鑫, 牛潘婷, 郭建鹏, 斯琴高娃, 何美玲. 玉米不同叶位叶片叶绿素含量垂直分布研究进展[J]. 北方农业学报, 2023, 51(4): 28-37.

PAN Lijie, ZHANG Baolin, LI Ruixin, NIU Panting, GUO Jianpeng, Siqin′gaowa , HE Meiling. Research progress on maize leaf chlorophyll content vertical distribution in different leaf positions[J]. Journal of Northern Agriculture, 2023, 51(4): 28-37.

图/表 3

参考文献 70

[1]	陈衍俊. 我国玉米种植区生态效率的区域差异及影响因素研究[J]. 安徽农业科学, 2022, 50(5):196-199.
[2]	刘涛, 张寰, 王志业, 等. 利用无人机多光谱估算小麦叶面积指数和叶绿素含量[J]. 农业工程学报, 2021, 37(19):65-72.
[3]	杜玉红, 孙文新. 基于计算机视觉技术的玉米叶绿素含量检测研究[J]. 农机化研究, 2017, 39(8):199-201.
[4]	王群瑛, 胡昌浩. 玉米不同叶位叶片叶绿体超微结构与光合性能的研究[J]. 植物学报, 1988, 30(2):146-150.
[5]	谢东辉, 朱启疆, 王锦地, 等. 基于真实三维结构的玉米冠层生化参数垂直分布的定量化分析[J]. 北京师范大学学报(自然科学版), 2007, 43(3):337-342.
[6]	YANG H, MING B, NIE C W, et al. Maize canopy and leaf chlorophyll content assessment from leaf spectral reflectance:Estimation and uncertainty analysis across growth stages and vertical distribution[J]. Remote Sensing, 2022, 14(9):2115. doi: 10.3390/rs14092115
[7]	党蕊娟, 李世清, 穆晓慧, 等. 施氮对半湿润农田夏玉米冠层氮素及叶绿素相对值(SPAD值)垂直分布的影响[J]. 中国生态农业学报, 2009, 17(1):54-59.
[8]	WANG L, LIAO Q H, XU X B, et al. Estimating the vertical distribution of chlorophyll in winter wheat based on multi-angle hyperspectral data[J]. Remote Sensing Letters, 2020, 11(11):1032-1041. doi: 10.1080/2150704X.2020.1817605
[9]	童淑媛, 宋凤斌, 徐洪文. 玉米不同叶位叶片SPAD值的变化及其与生物量的相关性[J]. 核农学报, 2008, 22(6):869-874.
[10]	张银杰, 王磊, 白由路, 等. 玉米不同层位叶片生理生化指标与SPAD值的关系[J]. 植物营养与肥料学报, 2020, 26(10):1805-1817.
[11]	范盼盼, 谢瑞芝, 明博, 等. 基于不同叶位受光条件的玉米冠层光合生产能力分析[J]. 玉米科学, 2017, 25(5):68-72.
[12]	姜英, 林叶春, 许和水, 等. 两种C₄作物不同叶位光合及叶绿素荧光特性比较[J]. 中国农业大学学报, 2012, 17(3):34-42.
[13]	王声锋, 徐亚泽, 彭致功, 等. 基于PROSAIL模型的夏玉米叶绿素含量垂直分层模拟[J]. 排灌机械工程学报, 2022, 40(6):603-610.
[14]	王囡囡. 不同玉米品种生育期叶片SPAD值的比较[J]. 安徽农业科学, 2020, 48(16):45-46.
[15]	武彬. 作物冠层叶绿素含量垂直分布遥感监测方法研究[D]. 北京: 中国科学院大学, 2021.
[16]	朱延姝, 郭丽丽, 崔震海, 等. 光强对玉米幼苗不同叶位叶片叶绿素荧光参数的影响[J]. 吉林农业科学, 2013, 38(4):1-4.
[17]	胡昌浩, 王群瑛. 玉米不同叶位叶片叶绿素含量与光合强度变化规律的研究[J]. 山东农业大学学报, 1989, 20(1):43-47.
[18]	童淑媛, 宋凤斌, 徐洪文. 玉米抽雄期不同叶位叶片生理特性的研究[J]. 江苏农业学报, 2009, 25(1):44-48.
[19]	张伏, 张亚坤, 毛鹏军, 等. 植物叶绿素测量方法研究现状及发展[J]. 农机化研究, 2014, 36(4):238-241.
[20]	黄持都, 胡小松, 廖小军, 等. 叶绿素研究进展[J]. 中国食品添加剂, 2007(3):114-118.
[21]	刘豪杰, 赵毅, 文瑶, 等. 基于多波段光谱探测仪的玉米冠层叶绿素含量诊断[J]. 农业机械学报, 2015, 46(S1):228-233.
[22]	张百富, 张立军, 樊金娟, 等. 玉米幼苗不同叶位花环结构及叶绿素含量研究[J]. 河南农业科学, 2011, 40(2):33-35.
[23]	WU B, HUANG W J, YE H C, et al. Using multi-angular hyperspectral data to estimate the vertical distribution of leaf chlorophyll content in wheat[J]. Remote Sensing, 2021, 13(8):1501. doi: 10.3390/rs13081501
[24]	乔浪, 张智勇, 陈龙胜, 等. 基于无人机图像的玉米冠层叶绿素含量检测与分布研究[J]. 农业机械学报, 2019, 50(S1):182-186.
[25]	安秦, 陈圣波. 基于光能利用率模型的玉米遥感估产研究[J]. 地理空间信息, 2019, 17(4):71-74.
[26]	周珊羽. 基于无人机高光谱系统多角度观测的农作物叶绿素含量反演[D]. 济南: 山东大学, 2019.
[27]	周春艳, 华灯鑫, 乐静, 等. 基于神经网络的叶绿素含量精细测量建模方法研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2015, 35(9):2629-2633.
[28]	吕杰. 基于支持向量机的作物叶绿素含量反演模型[J]. 测绘科学, 2015, 40(9):88-91.
[29]	张慧春, 张萌, 边黎明, 等. 基于YOLO v5的植物叶绿素含量估测与可视化技术[J]. 农业机械学报, 2022, 53(4):313-321.
[30]	RAYMOND H E, DAUGHTRY C S T. Chlorophyll meter calibrations for chlorophyll content using measured and simulated leaf transmittances[J]. Agronomy Journal, 2014, 106(3):931-939. doi: 10.2134/agronj13.0322
[31]	王天丽. 基于高光谱和机器学习的作物叶片氮素与叶绿素含量反演研究[D]. 长春: 吉林大学, 2022.
[32]	田永超, 朱艳, 曹卫星. 水稻不同叶位层物理结构与冠层反射光谱的定量研究[J]. 中国水稻科学, 2005, 19(2):137-141.
[33]	孔维平. 作物冠层色素含量及其垂直分布遥感监测研究[D]. 北京: 中国科学院大学, 2018.
[34]	LI H, ZHAO C, HUANG W, et al. Non-uniform vertical nitrogen distribution within plant canopy and its estimation by remote sensing:A review[J]. Field Crops Research, 2013, 142:75-84. doi: 10.1016/j.fcr.2012.11.017
[35]	BRUEGGE C J, CHRIEN N L, DINER J D, et al. MISR radiometric uncertainty analyses and their utilization within geophysical retrievals[J]. Metrologia, 1998, 35(4):571-579. doi: 10.1088/0026-1394/35/4/61
[36]	赵春江, 黄文江, 王纪华, 等. 用多角度光谱信息反演冬小麦叶绿素含量垂直分布[J]. 农业工程学报, 2006, 22(6):104-109.
[37]	张东彦. 基于高光谱成像技术的作物叶绿素信息诊断机理及方法研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2012.
[38]	郝雅娟. 基于多角度光谱反射信息估算植物叶片氮含量[D]. 长春: 东北师范大学, 2021.
[39]	何宇航. 多角度遥感植物冠层叶绿素含量反演研究[D]. 杭州: 杭州电子科技大学, 2021.
[40]	廖钦洪, 张东彦, 王纪华, 等. 基于多角度成像数据的新型植被指数构建与叶绿素含量估算[J]. 光谱学与光谱分析, 2014(6):1599-1604.
[41]	HUANG W, NIU Z, WANG J, et al. Identifying crop leaf angle distribution based on two-temporal and bidirectional canopy reflectance[J]. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2006, 44(12):3601-3609. doi: 10.1109/TGRS.2006.881755
[42]	马燕莉. 无人机遥感技术在小麦生产中的应用综述[J]. 南方论坛, 2022, 53(20):45-47.
[43]	徐晋, 蒙继华. 农作物叶绿素含量遥感估算的研究进展与展望[J]. 遥感技术与应用, 2016, 31(1):74-85.
[44]	王玉文, 胡顺波. 数字图像处理形态学的空域与频域实现[J]. 电脑知识与技术, 2022, 18(18):74-76.
[45]	毛智慧, 邓磊, 孙杰, 等. 无人机多光谱遥感在玉米冠层叶绿素预测中的应用研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2018, 38(9):2923-2931.
[46]	李淑敏, 李红, 孙丹峰, 等. PROSAIL冠层光谱模型遥感反演区域叶面积指数[J]. 光谱学与光谱分析, 2009, 29(10):2725-2729.
[47]	唐伟杰, 王楠, 刘国辉, 等. 基于光环境校正的便携作物叶绿素检测仪设计[J]. 农业机械学报, 2022, 53(S1):249-256.
[48]	陈圣波, 陈彦冰, 任枫荻, 等. 基于光谱指数的玉米叶绿素含量估算[J]. 信阳师范学院学报(自然科学版), 2021, 34(2):225-229.
[49]	高雨茜. 夏玉米叶绿素、叶面积指数高光谱估测研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2016.
[50]	郭志顶, 李志洪, 李辛, 等. 施氮水平及方式对玉米冠层NDVI、氮含量、叶绿素和产量的影响[J]. 玉米科学, 2013, 21(6):111-116.
[51]	魏鹏飞, 徐新刚, 李中元, 等. 基于无人机多光谱影像的夏玉米叶片氮含量遥感估测[J]. 农业工程学报, 2019, 35(8):126-133.
[52]	袁媛, 瑚波, 武兴厚, 等. 基于植被指数的夏玉米不同生育期叶绿素含量遥感估算[J]. 中国农学通报, 2015, 31(15):254-259. doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb14110128
[53]	姜海玲, 杨杭, 陈小平, 等. 利用光谱指数反演植被叶绿素含量的精度及稳定性研究[J]. 光谱学与光谱分析, 2015, 35(4):975-981.
[54]	赵小敏, 孙小香, 王芳东, 等. 水稻高光谱遥感监测研究综述[J]. 江西农业大学学报, 2019, 41(1):1-12.
[55]	潘方江. 基于多源遥感的夏玉米生长参数估测[D]. 淄博: 山东理工大学, 2022.
[56]	落莉莉, 常庆瑞, 武旭梅, 等. 夏玉米叶片光合色素含量高光谱估算[J]. 干旱地区农业研究, 2019, 37(4):178-183.
[57]	杨邦杰, 裴志远. 农作物长势的定义与遥感监测[J]. 农业工程学报, 1999, 15(3):214-218.
[58]	黄祥, 周蕊, 王茜, 等. 遥感定量反演农作物叶绿素的现状与发展[J]. 安徽农业科学, 2018, 46(32):192-194.
[59]	朱延姝, 张福珍, 樊金娟, 等. 玉米幼苗不同叶位叶片叶绿素含量和荧光参数特性研究[J]. 西南农业学报, 2012, 25(2):412-415.
[60]	WINTERHALTER L, MISTELE B, SCHMIDHALTER U. Assessing the vertical footprint of reflectance measurements to characterize nitrogen uptake and biomass distribution in maize canopies[J]. Field Crops Research, 2012, 129:14-20. doi: 10.1016/j.fcr.2012.01.007
[61]	WU B, YE H C, HUANG W J, et al. Monitoring the vertical distribution of maize canopy chlorophyll content based on multi-angular spectral data[J]. Remote Sensing, 2021, 13(5):987. doi: 10.3390/rs13050987
[62]	李岚涛, 盛开, 尹焕丽, 等. 考虑植株氮垂直分布的夏玉米营养诊断敏感位点筛选[J]. 农业工程学报, 2020, 36(6):56-65.
[63]	何兵, 郭向阳, 吴迅, 等. 玉米棒三叶叶绿素含量遗传分析[J]. 种子, 2020, 39(11):1-4.
[64]	杨太新, 杜艳华, 马保国, 等. 夏玉米生长发育中叶片光合特性的研究[J]. 邯郸农业高等专科学校学报, 2001, 18(1):1-4.
[65]	马保国, 刘永朝, 杨太新. 几个夏玉米品种叶片的光合特性研究[J]. 河北北方学院学报(自然科学版), 2006, 22(6):27-30.
[66]	HIROSE T, WERER M J A. Nitrogen use efficiency in instantaneous and daily photosynthesis of leaves in the canopy of a Solidago altissima stand[J]. Physiologia Plantarum, 1987, 70(2):215-222. doi: 10.1111/ppl.1987.70.issue-2
[67]	庄克章, 郭新宇, 王纪华, 等. 作物冠层中叶片氮素垂直分布研究进展[J]. 玉米科学, 2006, 14(2):104-107.
[68]	庄恒扬, 曹卫星, 蒋思霞, 等. 作物氮素吸收与分配的动态模拟[J]. 农业系统科学与综合研究, 2004, 20(1):5-8.
[69]	周璇, 宋凤斌. 不同种植方式下玉米叶片叶绿素和可溶性蛋白含量变化[J]. 土壤与作物, 2012, 1(1):41-48.
[70]	白丽. 基于高光谱数据的玉米LAI和叶绿素含量遥感反演方法的研究[D]. 石河子: 石河子大学, 2020.