试验区农作物营养状况的资料收集。

2.1实验区的梯度划分。

为了增加氮含量的细分梯度，相关学者对氮素等营养水平的研究内容都以氮含量为4~6的水平展开[14-16]。所以本研究提出了氮6水平的概念，并将营养分为3个等级。

气候变化和作物品种差异导致缺乏能反映农作物营养状况的通用图像库，因此，需要对玉米的多光谱图像和水分、氮素含量进行现场采集，以建立玉米营养状况信息图像库。在中国农业大学通州实验站，玉米营养状况信息采集到的玉米品种为“郑单958”，并在2018年8月4日进行了试验，试验场地见图1。为建立施肥梯度，在图1中对试验场地进行了分区，如图2所示，对不同地区的玉米植株进行了差化氮处理，得到了不同地区的生长状况梯度。

本研究选择CK.N1.N2.N3.N4.N5共6个地区作为信息的采集区，首先对6个地区进行梯度施肥。每公顷施有机肥750kg/hm2，相当于112.5kg/hm2的纯氮量，在追肥时，试验田将肥料的纯氮含量分为6个梯度，追肥过程中，各追肥用量均为6个梯度。

2.2资料收集

该研究将RedEdge-M型多光谱摄像机(地面取样距离：120m处每像素为8cm)固定在大疆精灵III无人机机身下部，将GPS(GlobalPositioningSystem)和DLS(DownwellingLightSensor)模块固定在机身的上部，用充电器给相机供电，接通后产生的影响见图3。有风天气时，在保持飞行平稳性和20米范围内，采集喇叭口期玉米植株的多光谱图像和GPS信息。试验结果表明，该系统采集的多光谱图像清晰，无畸变现象，能够满足作物营养状况信息采集的需要。

选择YLS系列植物营养测定仪(YLS-D型)，以确保玉米植株营养状况信息与玉米多光谱数据相一致。制造商：北京盟创伟业科技有限公司)，可实时测定玉米叶绿素的相对含量、氮含量、叶片含水量(叶片含水量)、叶片温度。

2.3营养状况的分级。

在收集了玉米植株的多光谱图像和营养状态信息之后，分析了玉米植株含氮量、含水率等数据，并以此作为作物分类法的依据。用各地区10株玉米样品氮平均含量和含水量平均值反映了各地区玉米的营养状况。

从上述两图可知，追肥量N5(75kg/hm2)>N4(59kg/hm2)>N3(43kg/hm2)>N2(27kg/hm2)>N1(11kg/hm2)>CK(0kg/hm2)，在N5(16.19mg/g)>N4(15.19mg/g)>N1(15.19mg/g)>N2(15.09mg/g)>N2(15.01mg/g)>N3(14.67mg/g)>N3(14.67mg/g)，结果表明，试验田北坡地区玉米植株氮含量高于南部地区，与追肥增加的主要方向相一致。但氮素水平信息与追施的梯度不完全一致，在N2区中，实际植株氮含量(15.01mg/g)略低于N1区(15.09mg/g)，结果表明，在N3地区玉米植株中氮含量低于其它施肥区，通过查其原因，发现是受均匀的施肥水平影响。

采用植物营养测定仪所测氮含量为主要依据，在各地区实地观察玉米植株长势情况，对CK.N1.N2.N3.N4.N5区的玉米植株多光谱图像进行分类。因CK和N3区的氮含量均在14.50mg/g至15.00mg/g之间，且较接近于这2个区域的多光谱图像，其氮含量较接近于N1.N2.N4区的氮含量较接近，结果表明，N5地区的玉米植株在氮含量和长势上均显著高于其它地区，且与其它地区相比，N5区的玉米植株在氮含量和长势上显著高于其它地区，因此把它单独分成了一个等级。最终把多光谱图像分成0.1和2,3个层次，如表2所示，等级越高，表明玉米的营养状况越好。