张亚彪 罗举 唐健等

摘要研究了7个供试水稻品种孕穗期叶片色素以及含水率与高光谱特征参数之间的关系。在绿峰反射、红谷吸收以及水分吸收处，不同供试水稻品种高光谱波段反射率有显著差异。利用相关的分析方法，以（R640-R670）/R670、（R800-R680）/（R800+R680）、1/R510-1/R550、Dr、Sr、Rg 6个光谱参数构建水稻叶片色素模型；同时，分析1 450 nm处水稻叶片含水率与吸收深度及吸收面积的相关性。研究表明，不同品种水稻含水率与光谱吸收差异在一定程度上反映出水稻品种间抗虫性差异。水稻叶片色素、含水率的高光谱特征在较大尺度上对田间水稻品种分类、健康诊断和品种抗性鉴定上有重大意义。

关键词水稻叶片；高光谱特征；叶片色素含量；含水率；抗虫性

中图分类号S511文献标识码

A文章编号0517-6611（2015）07-040-05

Hyperspectral Characteristics of Rice Leaves and Their Pigment and Water Content Analysis

ZHANG Ya-biao1， LUO Ju2， TANG Jian2， LIU Ying-hong1* （1. Plant Protection College， Southwest University， Chongqing 400715； 2. China National Rice Research Institute， Hangzhou， Zhejiang 310000）

Abstract The relationship between leaf pigment content as well as water content and hyperspectral characteristic parameters in seven tested rice varieties in booting stage was studied. There are significant differences of hyperspectral reflectance in rice varieties in green reflectance maintain， red absorption maintain and water absorption maintain. By correlative analysis method， the paper uses （R640-R670）/R670， （R800-R680）/（R800+R680），1/R510-1/R550，Dr，Sr Rg to build up leaf pigment content models， and analyzes correlation between water content and absorption depth as so as area in 1 450 nm. The results showed that the difference of water content and spectral absorption partly reflects the difference of insect resistance among different rice varieties. Hyperspectral characteristics of water content and pigment content in rice leaves have great significance for field rice varieties classification， health diagnosis and resistance identification in a large scale.

Key words Rice leaves； Hyperspectral characteristics； Leaf pigment content； Water content； Insect resistance

植物叶片色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素，能够反映绿色植物的生长状况，与植物光合作用密切相关。叶绿素主要吸收光能，而类胡萝卜素起保护叶绿素的作用。水分在植物生长过程中具有不可替代的作用。叶片色素与水分含量是植物生长过程中营养胁迫、干旱胁迫、病虫为害以及衰老进程等的良好指示剂[1-3]，因此监测植物叶片中色素含量与含水率在植物健康诊断、营养状况中具有重要意义。近年来，随着高光谱技术的发展，其快速、无损的诊断优势在农业领域越来越明显，逐步成为农作物营养生长、病虫监测的重要手段。在可见光范围内，光谱特征以色素吸收为主。Daughtry等[4-5]研究了玉米叶片光谱反射率与叶片色素的相关性。……