摘要：
越來越多的證據(jù)表明，農(nóng)作物的鉀缺乏會增加它們對食草節(jié)肢動物的易感性。遙感檢測植物缺鉀的能力有利于節(jié)肢昆蟲的取樣和鉀肥的空間優(yōu)化，從而減少因節(jié)肢昆蟲引起的產(chǎn)量損失。本文在播種后的69天(幼苗)，96天(莖伸長)，和113天(早期開花)分階段的進(jìn)行土壤及植物中的養(yǎng)分進(jìn)行了測定。在相同的時間里，通過應(yīng)用無人機(jī)(UAV)多光譜獲取技于15和120米的距離獲得了8.1和65毫米的空間(像素)分辨率的多光譜圖像。并在69和96?天時，將野外植物被運送到一個帶有可控光源的實驗室里，并使用240通道的（390-890納米)高光譜攝影機(jī)對植物進(jìn)行了高光譜成像。在第113天時，發(fā)現(xiàn)所有的地塊都自然地布滿了綠色的桃子蚜蟲(半翅目:蚜蟲科)，并進(jìn)行了蚜蟲的計數(shù)工作。并得知植物缺鉀會造成:(1)剛成熟葉片的氮濃度增加(2)綠桃蚜蟲密度增加，(3)植被覆蓋減少，(4)歸一化植被指數(shù)(NDVI)減少以及油菜籽產(chǎn)量下降。通過分析可知，具有65毫米空間分辨率的無人機(jī)圖像具有很高的分類精度(72-100%)，8毫米空間分辨率的無人機(jī)影像則較低?(69-94%)，在實驗室條件下從野外植物獲得的高光譜圖像的分類精度為78-88%。當(dāng)從無人機(jī)數(shù)據(jù)中移除非葉像素時，96天及113天獲得的空間分辨率為8毫米，65毫米圖像的分類精度增大。研究表明，無人機(jī)影像具有提取植被營養(yǎng)缺失及節(jié)肢動物爆發(fā)范圍的潛力。
?
研究背景：
1、越來越多的證據(jù)表明，農(nóng)作物的鉀缺乏會增加它們對食草節(jié)肢動物的易感性。然而傳統(tǒng)的植物或者土壤鉀含量測試是費時費力，且結(jié)果多為插值所得。
2、機(jī)載多/高光譜相機(jī)技術(shù)得到了極大的發(fā)展，通過將無人機(jī)機(jī)載相機(jī)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)調(diào)查當(dāng)中，可以加快調(diào)查的效率，降低調(diào)查的成本。
3、冠層反射數(shù)據(jù)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)量調(diào)查中得到了廣泛的應(yīng)用，然而沒有任何研究對冠層反射數(shù)據(jù)與植被鉀含量之間的關(guān)系進(jìn)行研究。
?
研究方法：
儀器選擇：
Pika II（美國Resonon公司、室內(nèi)）
400-900nm，分辨率：2.1nm,位深度：12，幀頻：60/s
Mini-MCA6（美國Tetracam公司、機(jī)載）
重量：600g，通道數(shù)：6，圖像尺寸：1280×1024，尺寸：115.6×80.3×68.1 mm
測量方法：
多光譜：
無人機(jī)機(jī)載，分別與樣田上方15米及120米進(jìn)行拍攝，拍攝時間為上午上午11點至下午3點。
高光譜：
室內(nèi)測量，每個樣田取三株搬至室內(nèi)進(jìn)行測量。
土壤參數(shù)測量：
每個樣田取深0.3米，直徑35毫米，每塊地塊取三個樣本，送至CSBP Soil and Plant Analysis Laboratory進(jìn)行測量。
蚜蟲數(shù)量：
人工數(shù)數(shù)記錄。
以上測量在油菜種下第69、96、113天同步進(jìn)行測量。
?
分析方法：
多光譜數(shù)據(jù)油菜與土壤的分割
15米：?????????????????
規(guī)則：B3<0.4 and="" b5="">0.7
120米：
規(guī)則：B3<0.3 and="" b5="">0.45
?
鉀含量的分析
1?僅含鉀最低的一組油菜表現(xiàn)出了不同，也只有鉀含量最低的產(chǎn)生了減產(chǎn)的現(xiàn)象。
2?植物氮的吸收與鉀的含量成反比
對缺鉀和富鉀區(qū)分精度分析
1、空間分辨率為65毫米的多光譜數(shù)據(jù)對不同見含量影響的植被的區(qū)分度均優(yōu)于8.1毫米的數(shù)據(jù)。
2、移除背景數(shù)據(jù)對與空間分辨率為65毫米數(shù)據(jù)的區(qū)分精度影響不大，但卻可以提高空間分辨率為8毫米數(shù)據(jù)的區(qū)分精度。
3、高光譜數(shù)據(jù)在第69天區(qū)分精度達(dá)到最高，96，113天隨時間降低。
4、選用與高光譜相同的波段，其區(qū)分精度會降低，且低于多光譜數(shù)據(jù)的區(qū)分精度。
蚜蟲數(shù)量分析
缺鉀植被區(qū)域的蚜蟲數(shù)量多余不缺鉀的植被區(qū)域，說明植被缺鉀會導(dǎo)致植被對蚜蟲的抵抗力。
?
結(jié)論：
1、文章提出了對缺鉀和富鉀區(qū)域多光譜區(qū)分最好的數(shù)據(jù)為不去除背景的65毫米分辨率的數(shù)據(jù)（飛行高度為120米）
2、去除背景能夠提升8.1毫米空間分辨率數(shù)據(jù)的區(qū)分精度
3、缺鉀植被區(qū)域蚜蟲數(shù)量高于其他區(qū)域，說明缺鉀會降低油菜對蚜蟲的抵抗力。
4、本次研究發(fā)現(xiàn)土壤背景值對區(qū)分結(jié)果具有影響，故在做冠層反射數(shù)據(jù)分析時，應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取，以得到足夠的背景值。
閱讀原文：Unmanned aerial vehicle canopy reflectance data detects pota
yichungu.cn