Growth Stage and Cultivar Influence the Interpretation of UAV-Derived NDVI for Potato Yield Assessment

摘要 单期无人机植被指数被广泛用于评估马铃薯作物表现和估算产量。然而，其生物学解释在不同品种和生育期之间是否保持一致，鲜有研究加以检验。本研究探讨了在两种成熟性类别不同的品种（Anouk和Celandine）中，不同灌溉条件下，无人机获取的多光谱与热红外冠层指标与马铃薯产量之间的关系在作物发育过程中如何变化。无人机调查于7月和8月进行，并将冠层指标与最终产量及块茎性状进行关联分析。NDVI与产量之间的关系在品种和生育期之间差异显著。在早熟品种Anouk中，7月NDVI与产量呈强正相关（r = 0.87，p = 0.002），而8月NDVI则不具有指示意义。在晚熟品种Celandine中，该关系由7月的正相关（r = 0.56）转变为8月的强负相关（r = −0.80，p = 0.009），表明后期冠层绿度越高与产量越低相关。探索性留一交叉验证（LOOCV）随机森林模型在使用Anouk的7月特征（R² = 0.72）和Celandine的8月特征（R² = 0.47）时取得了最高的产量预测精度，而多时相特征提供了相似的预测表现。两个品种中NDVI随时间下降幅度越大均与产量越高相关，这与冠层绿度变化作为从营养生长向块茎膨大转变的物候指示相一致。这些结果表明，无人机获取的植被指数的解释强烈依赖于品种成熟性和生育期。因此，在未考虑冠层物候的情况下，单次无人机采集可能对作物表现作出误导性评估。冠层植被指数不应作为产量的固定替代指标，而应在品种特异性和时间背景下加以解释，方可用于马铃薯监测和农艺决策。