近紅外高光譜成像掃描速度對擬南芥冠層含水率預測的影響

呂夢琪，宋宇杰，翁海勇，3，孫大偉，3, 董曉婭，方 慧，3，岑海燕，3*

1. 浙江大學生物系統工程與食品科學學院，浙江 杭州 310058 2. 江蘇大學農業裝備工程學院，江蘇 鎮江 212013 3. 農業農村部光譜檢測重點實驗室，浙江 杭州 310058 4. 浙江大學計算機科學與技術學院，浙江 杭州 310027

引 言

干旱脅迫是影響植物正常生長發育的重要因素之一，快速定量測定植物冠層的含水率，了解作物受干旱脅迫的嚴重程度，對制定合理的灌溉決策、實現作物精準管理有重要意義。擬南芥屬十字花科，具有顯花植物的全部特征，生育期短，其基因易于被誘導、克隆和篩選[1]。因此擬南芥是基于植物冠層分析技術研究植物干旱脅迫響應的理想實驗對象。

傳統的植物冠層含水率測量手段以化學分析法為主，即將植物帶到實驗室后，測定其干、濕重量，從而計算含水率[2]。由此可見，傳統植物冠層含水率的測量方法破壞植物冠層組織結構，且測量過程繁瑣，無法實現快速檢測[3-5]。近幾年基于高光譜成像的植物冠層分析技術快速發展，利用植物冠層反射光譜建立冠層含水率定量分析模型，能夠實現無損檢測[6-8]。擬南芥干旱脅迫突變體基因型對干旱脅迫條件響應效果明顯。Christoph R?merA等[9]利用高光譜圖像預測谷物缺水情況的無監督學習分類方法，將真實生長環境下的谷物高光譜圖像與人工模擬的圖像比較，證明高光譜圖像對于谷物生長情況預測的魯棒性較高。Ge等[10]的研究證明了高光譜圖像中提取的玉米葉片反射光譜與含水率有明顯關系。……