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基于光谱指数的蜜柚叶片镁素含量多种估算模型比较研究

文献类型： 中文期刊

作者： 栗方亮 1 ; 孔庆波 1 ; 张青 1 ;

作者机构： 1.福建省农业科学院资源环境与土壤肥料研究所

关键词： 蜜柚;镁素;高光谱;光谱指数;估算模型

期刊名称： 果树学报

ISSN： 1009-9980

年卷期： 2025 年 42 卷 009 期

页码： 2192-2203

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： 【目的】镁（Mg）素作为植物体内重要中量元素之一，对蜜柚生长非常重要，基于光谱指数构建蜜柚叶片Mg元素含量估测模型，能够为叶片Mg素含量的快速无损诊断提供新方法。【方法】对蜜柚叶片原始及一阶导数光谱特征波段和光谱特征指数加以分析提取，据此建立叶片Mg素含量估算的多模型，包括光谱指数单变量模型、偏最小二乘（PLS）、反向传播神经网络（BPNN）、随机森林（RF）和支持向量机（SVM）等多元模型，并通过模型精度评价和比较分析，最终确定最优的蜜柚叶片Mg素含量光谱估算模型。【结果】蜜柚叶片原始光谱与Mg素含量虽呈负相关但不显著，而一阶导数光谱与Mg素含量有多波长达到显著正或负相关。以单个光谱指数RSI′880,900、NDSI′720,900、NDSI′730,900、NDSI′850,900、RSI′720,900、DSI′360,900、RSI′730,900估测蜜柚叶片Mg素含量，各估测模型决定系数R2为0.37～0.44，可见单个光谱指数估测效果不佳。因此挑选相关性相对理想的指数来建立PLS、BPNN、RF和SVM估算模型，这些模型对叶片Mg素含量估算的R2依次为0.64、0.65、0.85和0.72，均方根误差（RMSE）依次为0.44、0.41、0.37和0.39。验证模型R2依次为0.61、0.66、0.89和0.70,RMSE依次为0.48、0.46、0.34和0.43，其估算模型精确程度为RF>SVM>BPNN>PLS。【结论】对比4种光谱模型对蜜柚叶片Mg素含量的估算效果，RF模型在综合精度验证中优于PLS、BPNN和SVM模型。该结果为基于光谱技术的蜜柚叶片Mg素含量快速无损估测提供了可靠理论基础。

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