Prediction of vertical distribution of SPAD values within maize canopy based on unmanned aerial vehicles multispectral imagery

天蓬 叶面积指数 多光谱图像 遥感 环境科学 叶绿素 数学 作物 农学 大气科学 植物 生物 地理 地质学
作者
Bo Chen,Guanmin Huang,Xianju Lu,Shenghao Gu,Weiliang Wen,Guangtao Wang,Wushuai Chang,Xinyu Guo,Chunjiang Zhao
出处
期刊:Frontiers in Plant Science [Frontiers Media]
卷期号:14 被引量:4
标识
DOI:10.3389/fpls.2023.1253536
摘要

Real-time monitoring of canopy chlorophyll content is significant in understanding crop growth status and guiding precision agricultural management. Remote sensing methods have demonstrated great potential in this regard. However, the spatiotemporal heterogeneity of chlorophyll content within crop canopies poses challenges to the accuracy and stability of remote sensing estimation models. Hence, this study aimed to develop a novel method for estimating canopy chlorophyll content (represented by SPAD values) in maize ( Zea mays L.) canopies. Firstly, we investigated the spatiotemporal distribution patterns of maize canopy SPAD values under varying nitrogen application rates and different growth stages. The results revealed a non-uniform, “bell-shaped” curve distribution of maize canopy SPAD values in the vertical direction. Nitrogen application significantly influenced the distribution structure of SPAD values within the canopy. Secondly, we achieved satisfactory results by fitting the Lorentz peak distribution function to the SPAD values of different leaf positions in maize. The fitting performance, evaluated using R 2 and RMSE, ranged from 0.69 to 0.98 and 0.45 to 3.59, respectively, for the year 2021, and from 0.69 to 0.77 and 2.38 to 6.51, respectively, for the year 2022.Finally, based on the correlation between canopy SPAD values and vegetation indices (VIs) at different growth stages, we identified the sensitive leaf positions for the selected CCCI (Canopy Chlorophyll Index) in each growth stage. The 6th (r = 0.662), 4th (r = 0.816), 12th (r = 0.722), and 12th (r = 0.874) leaf positions exhibited the highest correlations. Compared to the estimation model using canopy wide SPAD values, the model based on sensitive leaf positions showed improved accuracy, with increases of 34%, 3%, 20%, and 3% for each growth stage, respectively. In conclusion, the findings of this study contribute to the enhancement of chlorophyll content estimation models in crop canopies and provide valuable insights for the integration of crop growth models with remote sensing methods.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
3秒前
kyt_vip完成签到,获得积分10
3秒前
xx完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
清新的问梅完成签到 ,获得积分10
6秒前
乔杰完成签到 ,获得积分10
8秒前
橙子橙完成签到,获得积分10
8秒前
14秒前
小趴菜发布了新的文献求助10
15秒前
煲汤的螃蟹完成签到 ,获得积分10
17秒前
XU博士完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
arniu2008发布了新的文献求助10
19秒前
lili完成签到 ,获得积分10
19秒前
温温发布了新的文献求助10
23秒前
勤恳含之完成签到 ,获得积分10
24秒前
葱饼完成签到 ,获得积分10
25秒前
26秒前
30秒前
靓丽的平蝶完成签到 ,获得积分10
32秒前
32秒前
踏实海豚完成签到 ,获得积分10
35秒前
小趴菜发布了新的文献求助10
37秒前
爱听歌未来完成签到,获得积分10
38秒前
Xixi完成签到 ,获得积分10
40秒前
雪山大地发布了新的文献求助10
41秒前
石头完成签到,获得积分10
41秒前
害怕的元霜完成签到,获得积分10
43秒前
研友_GZ3zRn完成签到 ,获得积分0
44秒前
小趴菜发布了新的文献求助10
44秒前
朴实航空完成签到 ,获得积分10
48秒前
积极问凝完成签到 ,获得积分10
50秒前
科研通AI6.4的应助被小趴菜采纳,获得10
53秒前
Tonald Yang发布了新的文献求助10
53秒前
53秒前
青平完成签到 ,获得积分10
58秒前
59秒前
忧郁血茗完成签到,获得积分10
1分钟前
舟舟完成签到 ,获得积分10
1分钟前
小趴菜发布了新的文献求助10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Spec 401: Standards for Jet Fuel Facility and Equipment Commissioning and Flushing at Airports, 2026.1 (Original Issue) 1000
Spec 103: Standard for Jet Fuel Quality Control at Airports, Revision 2026.1 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Topological Photonics: Fundamentals and Applications 500
5th World Conference on Detergents: Reinventing the Industry : Opportunities and Challenges 500
Les Mots du discours 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8097576
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9508110
关于积分的说明 21463898
捐赠科研通 7672177
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3407219
关于科研通互助平台的介绍 2535231
邀请新用户注册赠送积分活动 2446709