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第 37 卷 第 12 期 农 业 工 程 学 报 Vol.37 No.12 2021 年 6 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jun. 2021 169 利用日光诱导叶绿素荧光监测水稻叶片叶绿素含量 印玉明，王永清，马春晨，郑恒彪，程 涛，田永超，朱 艳，曹卫星，姚 霞※ （南京农业大学国家信息农业工程技术中心/江苏省信息农业重点实验室/农业农村部农作物系统分析与决策重点实验室/智慧农业 教育部工程研究中心/现代作物生产省部共建协同创新中心，南京 210095 ） 摘 要：快速准确地监测作物叶片叶绿素含量对于研究作物光合作用、氮素营养以及胁迫状况至关重要。该研究基于不 同品种、不同密度、不同氮素水平的水稻田间小区试验，分别获取冠层和单叶的辐亮度光谱、反射率光谱及生理生态指 标等，计算日光诱导叶绿素荧光（Sun-Induced Chlorophyll Fluorescence，SIF）指数和植被指数，进一步基于线性回归和 辐射传输模型 2 种方法来建立叶绿素含量监测模型，评估多个叶绿素监测模型的精度及适用性。结果表明：1）在冠层尺 度，冠层 761 nm 处 SIF 强度（F761 ）与冠层叶绿素含量相关性最高，决定系数（Determination coefficient ，R2 ）为0.72， 2 略高于表现最好的红边叶绿素指数（Red edge Chlorophyll index ，CIred edge ）（R =0.63 ）；2 ）在单叶尺度，归一化下行SIF 指数（↓FY NDFI ）与单叶叶绿素含量相关性最高，R2 为 0.77，比表现最好的上行荧光产量双峰比值指数（↑FY687/ ↑FY741 ） 2 2 R 高出 0.10，与表现最好的植被指数 CIred edge 效果相当（R =0.81 ）；3 ）基于 SCOPE （Soil Canopy Observation, Photochemistry and Energy fluxes ）模型反演水稻冠层叶绿素含量的验证R2 为 0.57，均方根误差（Root Mean Squared Error ，RMSE ）为 56.54 μg/cm，效果差于PROSAIL 模型（模型检验的 R2 为 0.91，RMSE 为 22.59 μg/cm ）；4 ）单叶Fluspect-B 模型反演水 稻单叶叶绿素含量的验证 R2 为 0.55，均方根误差RMSE 为 19.45 μg/cm，效果差于PROCWT 模型反演结果（R2 为 0.72， RMSE 为 6.42 μg/cm ）。综上，SIF 指数在监测冠层和单叶叶绿素含量时效果较好，基于 SIF 的辐射传输模型也可以用来 反演水稻冠层和单叶的叶绿素含量。研究结果可为 SIF 监测作物叶绿素含量提供理论依据，并对未来利用 SIF 进行植物 光合作用研究提供理论支持。 关键词：水稻；叶绿素；模型；日光诱导叶绿素荧光；单叶尺度；冠层尺度；SCOPE；Fluspect-B doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.12.020 中图分类号：S127，S511 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2021)-12-0169-12 印玉明，王永清，马春晨，等. 利用日光诱导叶绿素荧光监测水稻叶片叶绿素含量[J]. 农业工程学报，2021，37(12)： 169-180. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.12.020 Yin Yuming, Wang Yongqing,