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基于高光谱的松萎蔫病动态变化的研究

作　者: 王晓堂
导　师: 巨云为
学　校: 南京林业大学
专　业: 森林保护学
关键词: 高光谱反射率松萎蔫病光谱特征参数理化指标早期监测模型
分类号: S763.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

松萎蔫病是松属树种的一种毁灭性病害,目前对其致病机理研究已趋于成熟,但对其早期的监测预警尚处于探索阶段。高光谱遥感技术作为一种先进的空间信息技术,在森林病虫害监测方面具有独特优势。本研究选用黑松和马尾松为研究对象,同步测定自松材线虫接种之日起至发病死亡的高光谱反射率及不同发病阶段寄主水分、叶绿素、可溶性糖、丙二醛含量及线虫量等理化指标。结果表明：1)松材线虫的侵染明显引起寄主植物多种生理生化指标的改变：茎-叶相对含水量随线虫侵入时间的延长逐渐下降；叶绿素含量在感病早期略有升高,但在发病中后期随着针叶的不断失水、褐变,叶绿素含量大幅下降；丙二醛(MDA)及可溶性糖含量在不同感病阶段出现先升高后降低的趋势；感病植株线虫数量随病情加重而逐渐增多。2)感病黑松、马尾松与健康黑松、马尾松原始光谱反射率的变化差异明显,表现在：绿光区的反射峰逐渐减弱直至消失,近红外区域的宽平反射区逐渐被直线所代替,所有反射峰与吸收谷都逐渐减弱直至消失；3)感病植株叶绿素含量与NDⅥ(810,450)光谱指数显著相关,通过模型CHL=[1.26* NDⅥ(810,450)-0.95]*10;CHL=-15.25*[NDⅥ(810,450)]2+28.08*NDⅥ(810,450)-11.93可分别定量反演黑松、马尾松叶绿素含量；4)通过760nm与675nm两波段比值光谱指数DIR(760,675),可确定黑松与马尾松感病的叶绿素阂值以此判断黑松与马尾松是否感染了松萎蔫病。5)通过病株叶绿素含量的变化特征,利用光谱指数NDⅥ(810,450)建立的模型gbday(d)=-5129*[NDⅥ(810,450)]2+7847*[NDⅥ(810,450)-2925; gbday(d)=-668.5*NDⅥ(810,450)+614.6对黑松、马尾松感病天数进行定量化,从而实现松萎蔫病早期监测预警。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 选题依据和研究意义  9-10
  1.2 松材线虫及松萎蔫病  10-11
    1.2.1 松材线虫生物学  10-11
    1.2.2 松萎蔫病发病规律  11
  1.3 高光谱遥感  11-12
    1.3.1 高光谱遥感概念  11
    1.3.2 高光谱遥感监测病虫害的原理  11-12
  1.4 遥感技术在病虫害监测中的应用现状  12-15
    1.4.1 国外研究进展  12-13
    1.4.2 国内研究进展  13-15
  1.5 课题来源与项目支撑  15-16
第二章研究方法与技术路线  16-21
  2.1 研究方法  16-17
    2.1.1 研究区概况  16
    2.1.2 试验设计  16-17
    2.1.3 不同发病阶段的划分  17
  2.2 研究内容及技术路线  17-18
  2.3 高光谱数据获取与分析  18-21
    2.3.1 光谱测定仪器  18-19
    2.3.2 光谱数据采集  19
    2.3.3 高光谱数据处理  19-21
第三章不同感病阶段松树生理生化参数的动态分析  21-31
  3.1 材料与方法  21-23
    3.1.1 供试材料  21
    3.1.2 主要实验设备  21
    3.1.3 主要实验药品  21
    3.1.4 组织相对含水量测定  21-22
    3.1.5 叶绿素含量测定  22
    3.1.6 丙二醛含量测定  22
    3.1.7 可溶性糖含量测定  22-23
    3.1.8 线虫数量测定  23
    3.1.9 数据分析  23
  3.2 结果与分析  23-29
    3.2.1 不同感病阶段茎-叶相对含水量变化  23-25
    3.2.2 不同感病阶段针叶叶绿素含量变化  25-26
    3.2.3 不同感病阶段松针叶丙二醛含量变化  26-27
    3.2.4 不同感病阶段针叶可溶性糖含量变化  27-28
    3.2.5 不同感病阶段松枝内线虫含量变化  28-29
  3.3 小结与讨论  29-31
第四章感病松树的高光谱特征分析与定量反演  31-42
  4.1 感病黑松的光谱特征分析与定量反演  31-37
    4.1.1 黑松不同病程原始反射率光谱变化  31-32
    4.1.2 黑松不同病程叶绿素含量定量反演  32-33
    4.1.3 黑松是否感染松萎蔫病的定量判别  33-36
    4.1.4 黑松感染松萎蔫病的感病阶段定量化  36-37
  4.2 感病马尾松的光谱特征分析与定量反演  37-41
    4.2.1 马尾松不同病程原始反射率光谱变化  37-39
    4.2.2 马尾松不同病程叶绿素含量定量反演  39-40
    4.2.3 马尾松是否感染松萎蔫病的定量判别  40
    4.2.4 马尾松感染松萎蔫病的感病阶段定量化  40-41
  4.3 模型的检验  41
  4.4 小结  41-42
第五章全文总结  42-44
  5.1 结论  42
  5.2 本论文的创新点  42-43
  5.3 下一步研究展望  43-44
参考文献  44-47
附录1  47-48
附录2  48-52
详细摘要  52-54
Abstract  54-55

基于高光谱的松萎蔫病动态变化的研究

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