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本研究以西北半湿润地区经济作物苹果为研究对象,通过野外观测采样和室内化学分析,分析了苹果叶片不同生育期原始光谱、生物生化参量及其养分的变化规律,建立了苹果叶片叶绿素SPAD值、叶片含水率和叶片全氮、全磷、全钾含量的高光谱反演模型,实现了对苹果叶片生理生化参量的实时监测和养分的营养诊断,为指导果树施肥提供依据。主要研究内容及结论如下:(1)苹果冠层原始光谱在350-675nm的波段范围内终花期的反射率最高,果实生长期到果实着色期反射率逐渐降低,采收成熟期则有略微升高;在675-1350nm波段范围内,从终花期到果实着色期苹果冠层光谱的反射率随生育期的推进而升高,进入采收成熟期后光谱反射率下降;进入1350nm波段后终花期的光谱反射率最高,接下来是果实着色期、座果期和采收成熟期,并且进入1950nm后终花期的光谱反射率要远高于其他三个时期。(2)随着苹果叶片叶绿素SPAD值的递增“红边”位置向着长波方向移动。叶片叶绿素SPAD值、全钾含量从座果期到果实着色期逐渐升高,进入采收成熟期开始递减;而叶片含水率、全氮和全磷含量的变化趋势则是在座果期到果实着色期含量逐渐减少,采收成熟期含量又有所上升。(3)对苹果叶片原始光谱反射率及一阶微分光谱与叶绿素SPAD值、叶片含水率和叶片全氮、全磷、全钾含量进行相关性分析。不同生育期原始光谱与叶片叶绿素SPAD值在可见光区域呈负相关关系;叶片全氮与原始光谱在整个波段内相关系数比较大的两个时期是座果期和果实生长期;叶片全磷与原始光谱在整个波段内相关系数大的时期是果实生长期;叶片全钾与原始光谱在可见光波段内相关系数大的时期是果实着色期,座果期和果期生长期的全钾与原始光谱相关系数均为达到显著相关水平,在采收成熟期达到显著相关的波段只有红光区波段716-731nm。而叶片一阶微分光谱与叶绿素SPAD值、叶片含水率和叶片全氮、全磷、全钾含量进行相关性都有所提高。(4)对苹果叶片叶绿素SPAD值、叶片含水率和全氮、全磷、全钾含量与光谱特征参量进行回归分析,除叶片含水率的回归分析是基于整个生育期外,其他参量均是基于各个生育期,并且对苹果叶片叶绿素SPAD值和叶片含水率与植被指数进行了回归分析,找出不同生育期拟合较好的模型,并且进行精度检验,得到具有较好预测性和普适性的估测模型。