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烟草氮素是影响其内在质量最为重要的营养元素,准确及时的烟草氮素营养判断是保证氮肥合理施用、保证烟叶质量的基本前提。研究快速、无损的烟株氮素营养信息提取方法,对于准确判断烟株氮素营养水平,指导烟田氮素管理决策,促进氮肥的合理施用,实现烟株正常生长发育和烟田生态系统的健康发展均具有重要的理论和现实意义。本研究选择烤烟相对集中的产区,在自然环境(自然光源、自然噪声环境等)下,研究高光谱特征参数与烤烟烟叶总氮含量的相关关系,并建立估测模型,预测烤烟叶片总氮、烟碱含量,及时获取烤烟生育过程中总氮、烟碱含量变化信息,为实现大面积遥感预测烤烟氮素营养丰缺评估、指导烤烟追肥奠定基础。主要研究结果如下:1)烟草冠层叶绿素含量估测模型:利用烟草冠层在663nm、1173 nm和1670nm处反射光谱的一阶微分作自变量,得到叶绿素含量估测模型Y=25.640+6487.507×R’663-20299.859×R’1670-13751.203×R’1173,决定系数达0.602。基于位置变量和面积变量所建的叶绿素估测模型预测精度高于一阶微分和植被指数两种参数所建模型,并且以红边幅值和红边面积为自变量所建模型Y=30.732+11195.95×Dr-256.608×SDr,模型决定系数为0.839;经检验,叶绿素实测值与估测值相关系数为0.916,RMSEP为1.6449,模型精度较好,可以预测现蕾期烟叶叶绿素含量。2)烟草叶片叶绿素含量估测模型:以现蕾期高光谱特征值λ682、λ494、λ1932为自变量建立的多元线性估测模型为Y=44.27-2233.55λ682+2721.33λ494-61.56λ1932,F值38.5247,p值为0.0000,决定系数R2=0.5463。利用实测值对估测模型进行检验,拟合方程的预测值与实测值相关系数为0.8354;RMSEP为3.8209;RE为8.92%;模型具有良好的拟合效果,决定系数R2达到0.6980。3)烟草叶片总氮含量估测模型:以NDVI(573,440)建立的单变量总氮含量估测模型Y=9.8752X NDVI(573,440)^-1.1849,决定系数R2=0.6756;拟合方程的RMSEP为3.1926;RE为11.78%。模型精度较好,可以用来预测现蕾期烟叶总氮含量。以高光谱特征值SDr/SDb、NDVI(573,440)、NDVI(660,440)、NDSI(FD700,FD690)为自变量建立的多元估测模型优选Y=30.5397+14.0959xNDSI(FD700,FD690)-32.0771x NDVI(573,440)+5.2260xNDVI(660,440)+0.9540x SDr/SDb,估测模型的R2=0.631;拟合方程预测值与实测值的RMSEP为7.5077;RE为33.87%,模型精度较好。4)烟草叶片烟碱含量估测模型以现蕾期高光谱参量(SDr-Sy)/(SDr+Sy)建立单变量估测模型Y=2.2427/(1+EXP(6.1463-4.7476x(SDr-Sy)/(SDr+Sy)))预测烟叶烟碱含量,其值与实测值的相关系数达到0.8148,均方根误差(RMSEP)为0.2140,相对误差(RE%)15.47;用估测模型Y=-4.2628+5.8974x(SDr-Sy)/(SDr+Sy)-1.3260x(SDr-Sy)/(SDr+Sy)2预测烟叶烟碱含量,其值与实测值的相关系数达到0.7955,均方根误差(RMSEP)为0.2272,相对误差(RE%)14.42。多元估测模型方程Y=-0.4753+1.6982x(SDr-Sy)/(SDr+Sy)-0.1616x Rg/Ro预测的烟叶烟碱含量,与实测值的相关系数达到0.8841;预测方程的均方根误差(RMSEP)为0.2335,相对误差(RE%)15.47。经过模型检验,现蕾期建立的单变量估测模型Y=2.2427/(1+EXP(6.1463-4.7476 x(SDr-Sy)/(SDr+Sy)))、Y=-4.2628+5.8974x(SDr-Sy)/(SDr+Sy)-1.3260x(SDr-Sy)/(SDr+Sy)2和多变量估测模型Y=-0.4753+1.6982x(SDr-Sy)/(SDr+Sy)-0.1616x Rg/Ro都可用于现蕾期烟草叶片烟碱的预测。