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植物虚拟技术在国内外已成为计算机技术在农林学科领域研究的新方向和突破点,其中,对植物叶色变化过程的模拟是一个具有挑战性的课题。为在计算机上实现水稻叶片颜色的虚拟显示,本文以生产上推广的‘金优458’和‘中嘉早35’两个水稻品种的主茎叶片为研究对象,具体开展了以下研究工作:根据提出的水稻叶绿素相对含量SPAD值在生育进程中随辐热积TEP变化的关系,进行连续追踪测定水稻叶片在正常生长状态下的SPAD值,建立了某个叶位叶片的SPAD值随生育进程其各个部位的变化曲线图,发现:叶尖SPAD<叶中SPAD<叶基SPAD;同时进行了深入研究发现:整株水稻叶片叶绿素相对含量SPAD的值与TEP具有极强的线性关联度,因此建立了基于TEP的水稻叶片SPAD的数学关系表达式,以此利用实际生活中得到的光照温度值来推测水稻叶片SPAD的含量。根据提出的氮素的施肥量对水稻叶片SPAD值有直接的影响,进行了四组不同氮素施肥(不施肥、低氮素、中氮素、高氮素)的试验。首先在同一氮素施肥量条件下叶色R、G、B随生育进程的相关性系数比较分析,确定:顶2叶叶位是作为研究水稻单个叶片生理因素的最佳叶位;由此建立了水稻叶片顶2叶叶片的SPAD值在四种氮素施肥量条件下随生育进程的变化曲线图,分析可得:在水稻拔节期之前叶片SPAD值受氮素施肥量的影响较小,在拔节期以后,时间越长,氮素对水稻叶绿素含量的影响越明显。此研究可对以后农业生产中减少农业成本提高产量具有一定参考意义。根据提出的基于SPAD的水稻叶片颜色的可视化仿真方法,对不同时期水稻叶片进行扫描,根据扫描图像获得叶片颜色分量R、G、B值。经分析叶色RGB组分与SPAD值间的关系,用Microsoft Excel软件进行了曲线拟合,发现:两个水稻品种在返青期至抽穗期内,叶片的RGB组分与SPAD值呈线性关系,并建立了数学关系模型。然后联合光照渲染模型算法,对水稻叶片在不同SPAD值、不同参数值条件下受到叶片表面对关照的反射和吸收等情况影响而产生的不同叶片表现进行可视化模拟,从而实现了将植物叶片生理因素融入到光照模型的新途径,达到水稻叶片叶色的可视化渲染。