熱點(diǎn)
小麥含氮量只能用哨-21的10m波段
在冠層水平上準(zhǔn)確估計(jì)了小麥氮含量。
像素內(nèi)的異質(zhì)性影響GAI估計(jì)精度。
紅邊帶增加了生長季節(jié)的GAI估計(jì)精度。

摘要
在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，減少氮輸入是最常見的調(diào)整環(huán)境氮輸入的方法之一。這種調(diào)整通常與基于作物冠層（分別為NC和CNC）中臨界和實(shí)際吸收氮（kg/ha）概念的氮營養(yǎng)指數(shù)（NNI）有關(guān)。因此，基于免費(fèi)提供的衛(wèi)星圖像，在大面積范圍內(nèi)準(zhǔn)確估計(jì)NC和CNC是需要解決的關(guān)鍵問題。本研究基于農(nóng)民田地的大量數(shù)據(jù)集，強(qiáng)調(diào)了高度相關(guān)性（R2） = 用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）從Sentinel-2（S2）反演的小麥CNC和冠層葉綠素含量（CCC）之間的差異為0.90）。估計(jì)值與4和21kg/ha（取決于生長階段）的誤差有關(guān)，這是評估NNI的一個(gè)有前景的結(jié)果。這個(gè)結(jié)果有四個(gè)主要結(jié)果：（i）在樹冠水平上工作的重要性；（ii）與所考慮品種的關(guān)系的獨(dú)立性；（iii）關(guān)系對成長階段的依賴性；以及（iv）僅使用10個(gè) M S2波段，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)開辟道路。同時(shí)，研究了與CNC和NC相關(guān)的三個(gè)生物物理變量（BV）的估計(jì)精度，即綠地指數(shù)（GAI）、葉片葉綠素含量（Cab）和CCC。從這一分析中，對紅邊帶的附加值進(jìn)行了量化，以改進(jìn)對3個(gè)感興趣BV的估計(jì)，以及與現(xiàn)場異質(zhì)性相關(guān)的性能降低。

關(guān)鍵詞：氮含量，冠層葉綠素含量，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，紅邊帶，哨兵-2，縮放問題，集約種植制度



Retrieval of the canopy chlorophyll content from Sentinel-2 spectral bands to estimate nitrogen uptake in intensive winter wheat cropping systems
Highlights
The wheat nitrogen content can be estimated only with the 10 m bands of Sentinel-2.
The wheat nitrogen content is accurately estimated at the canopy level.
Within-pixel heterogeneity affects the GAI estimation accuracy.
The red-edge bands increase the GAI estimation accuracy along the growing season.

Abstract
One of the most common approaches to reducing the environmental impact of nitrogen (N) fertilisation in intensive agrosystems is to adjust the N input of the crop requirement. This adjustment is frequently related to the nitrogen nutrition index (NNI) based on the concepts of the critical and actual N absorbed (kg/ha) in the crop canopy (respectively, NC and CNC). Accurate estimation of the NC and CNC at the field scale over large areas based on freely available satellite imagery is thus a key issue to address. Relying on a large dataset of farmers' fields, this study highlights the high correlation (R2 = 0.90) between the wheat CNC and canopy chlorophyll content (CCC) retrieved from Sentinel-2 (S2) with an Artificial Neural Network (ANN). The estimation is related to errors of 4 and 21 kg/ha (depending on the growing stage), which is a promising result for evaluating the NNI. There are four major outcomes from this result: (i) the importance of working at the canopy level; (ii) the independence of the relationship to the considered cultivars; (iii) the dependence of the relationship on the growing stage; and (iv) the potential to use only the 10 m S2 bands, opening the way for precision agriculture. In parallel, estimation accuracies were investigated for the three biophysical variables (BV) related to the CNC and NC, i.e., the green area index (GAI), leaf chlorophyll content (Cab) and CCC. From this analysis, the added value of the red-edge bands for improving the estimation of the 3 BVs of interest was quantified as was the performance reduction related to the field heterogeneity.

Keywords
Nitrogen content
Canopy chlorophyll content
Artificial neural network
Red-edge bands
Sentinel-2
Scaling issue
Intensive cropping systems

Dualex是一款源自于法國國家科學(xué)院 (CNRS)及巴黎第十一大學(xué)技術(shù)，由奧地利PESSL公司生產(chǎn)（原法國Force-A公司）開發(fā)的新型多功能葉片測量儀。它可同時(shí)準(zhǔn)確測量葉片的葉綠素含量、葉片表層的類黃酮和花青素含量，適用于植物生理學(xué)和農(nóng)學(xué)（如水稻葉綠素濃度，玉米氮素狀況，葡萄藤等）相關(guān)研究。其測量對象可以是單子葉植物，雙子葉植物或多年生植物。這款設(shè)備簡單易用，可進(jìn)a行實(shí)時(shí)和非破壞性測量。由于不需要校準(zhǔn)標(biāo)定和事先的樣品制備，測量工作可在實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場完成。此外，該設(shè)備在各種溫度的和環(huán)境光照條件下均可正常使用。系統(tǒng)采用專利設(shè)計(jì)，光學(xué)傳感器可進(jìn)行簡單、快速、無損測量葉片中的葉綠素、多酚以及花青素。

相關(guān)閱讀
Dualex 便攜式智能氣象-葉綠素-花青素-黃酮醇測量儀
PESSL便攜式便攜式植物多酚-葉綠素儀原理
Dualex植物多酚-葉綠素儀：腐殖酸通過鐵依賴和非鐵依賴的協(xié)同機(jī)制緩解禾本科植物的鐵失綠癥
Dualex植物多酚-葉綠素儀：硝化抑制劑和/或間作效應(yīng)下玉米（和小麥灌溉種植系統(tǒng)中的硝酸鹽淋失
Dualex植物多酚-葉綠素儀：與保持綠色表達(dá)相關(guān)的葉片和冠層性狀與對水分脅迫具有不同耐性的小麥基因型的產(chǎn)量構(gòu)成密切相關(guān)
Dualex植物多酚-葉綠素儀：基于地面和智能傳感器的冬小麥營養(yǎng)營養(yǎng)儀
Dualex植物多酚-葉綠素儀：增加角質(zhì)層蠟沉積不會改變殘余葉片蒸騰作用
Dualex植物多酚-葉綠素儀--氮平衡指數(shù)：不同生物刺激劑對水培生菜的效果比較
Dualex植物多酚-葉綠素儀：固體消化物和葡萄園冬季修剪堆肥替代苗圃中微繁殖高叢藍(lán)莓生長基質(zhì)中的泥炭研究
Dualex植物多酚-葉綠素儀：不同灌溉制度下根際細(xì)菌和藻類對金盞草生理生化指標(biāo)的影響
Dualex植物多酚-葉綠素儀：Sentinel-2A與近端傳感器數(shù)據(jù)協(xié)同提取水稻不同生育期生化參數(shù)
Dualex植物多酚-葉綠素儀：三種便攜式光學(xué)傳感器在冬小麥氮素狀況無損診斷中的應(yīng)用
Dualex植物多酚-葉綠素儀：基于微碳技術(shù)（MCT®）的肥料對土壤和辣椒生長室和田間培養(yǎng)的生物刺激效應(yīng)
Dualex植物多酚-葉綠素儀：根際細(xì)菌在減輕大豆干旱脅迫中的作用
Dualex植物多酚-葉綠素儀：不同輻射組分下水分虧缺對蘋果幼苗生長的影響
Dualex植物多酚-葉綠素儀：不同的非生物光譜途徑揭示了不同物種的病原體應(yīng)激信號
Dualex植物多酚-葉綠素儀：用于在田間估算葡萄葉片氮狀況的反射指數(shù)和手持設(shè)備的性能
Dualex植物多酚-葉綠素儀：短期采前補(bǔ)充UV-B可提高羅勒葉片貯藏期間的多酚含量和抗氧化能力
Dualex植物多酚-葉綠素儀：基于圖像處理技術(shù)的5種紅樹林葉片形態(tài)特征及葉綠素相對含量的估測
Dualex植物多酚-葉綠素儀：利用葉片熒光傳感器估算玉米各生育期植株氮濃度
Dualex植物多酚-葉綠素儀：便攜式葉綠素儀測量作物葉片葉綠素濃度的評估
Dualex植物多酚-葉綠素儀：從高光譜圖像和SIF反演估算輻射傳輸Vcmax來評估雨養(yǎng)和灌溉植物表型試驗(yàn)中的光合性能
Dualex植物多酚-葉綠素儀：單金屬和雙金屬植物納米顆粒對Mezquit生理狀態(tài)的影響
Dualex植物多酚-葉綠素儀：LED照明劑量對tatsoi光合指標(biāo)的影響
Dualex植物多酚-葉綠素儀：利用Dualex非破壞性測量確定不同甜櫻桃園的覆蓋下光有效性™
Dualex植物多酚-葉綠素儀：硅在滲透脅迫下介導(dǎo)兩種不同番茄基因型差異耐逆反應(yīng)中的調(diào)節(jié)作用