沉香幼树生长中的全氮质量分数估测

编号 zgly0001743587

文献类型 期刊论文

文献题名 沉香幼树生长中的全氮质量分数估测

作者 王甜  王雪峰  袁莹  刘嘉政 

作者单位 中国林业科学研究院资源信息研究所  国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室 

母体文献 东北林业大学学报 

年卷期 2022,50(6)

页码 46-51

年份 2022 

分类号 S718.43  Q949.95 

关键词 沉香  幼树  氮素  氮累积  无损营养诊断  多波段噪声图像分割 

文摘内容 在海南省文昌市的生态站选择生长良好的2年生幼龄沉香(Aquilaria sinensis)进行盆栽试验,土壤为风干滨海沙壤土、氮源为尿素(氮质量分数为46.4%),采用根部埋施法;试验设计不施氮(为对照)、低氮(施氮5 g·m^(-2)·a^(-1))、中氮(施氮10 g·m^(-2)·a^(-1))、高氮(施氮20 g·m^(-2)·a^(-1))4个胁迫梯度,每个施氮量种植15棵沉香;每2个月进行1次补肥,施肥量与初始施入量一致,其他营养元素不再施加;数据采集时间为2019年7—11月份,每隔2个月使用红外和普通相机进行图像、养分数据获取,数据总量为120个。以幼龄沉香可见光-近红外5个波段的图像为例,提出一种分割高效且模型精度较高的无损营养诊断的图像方法,分析不同施氮量对盆栽沉香生长的影响、探索实现沉香生长过程中对氮素需求的机器智能判定。结果表明:(1)模糊局部信息C均值聚类算法(FLICM)对可见光-近红外波段图像分割效果良好,为信息丰富的多波段噪声图像准确分割提供了参考;(2)根系生物量在不同施氮量的变异系数最大,植株氮素质量分数的变异系数最小;低氮时地上部分生物量、氮累积量、植株氮素质量分数,均显著小于中氮时、高氮时;低氮、中氮、高氮时,氮素吸收效率、氮效率均显著大于对照组。(3)随着植株氮质量分数增加,可见光吸收增大,叶片反射率减小;红边波段(RE)、近红外波段(NIR),图像灰度值、调整三角指数(MTVR)、改进红边比值植被指数(MSRIRE)与氮素营养指标相关性较好,其中红边波段、近红外波段、调整三角指数随氮素质量分数的增加呈现先增加后减少趋势,在中氮时达到最大值,而改进红边比值植被指数趋势相反。(4)粒子群-随机森林融合模型(PSO-RF)对幼树全氮质量分数的估测取得了最优效果,训练集决定系数为0.984、均方根误差为5.127,有效地实现了对胁迫程度的识别,验证了粒子群优化算法(PSO)对优化随机森林(RF)模型的可行性,进一步提升了模型精度。