基于ENVISAT ASAR数据的水稻遥感监测

以江苏省兴化市水稻试验区为例,利用单时相多极化ENVISAT ASAR(Advanced Synthetic Aperture Ra-dar)数据进行水稻识别和生长参数反演。通过分析水稻和其他地物在该时相上的VV极化和HH极化后向散射特征,选择合适的阈值和条件,利用阈值分类算法从影像中提取水稻分布。另外,利用实测水稻生长参数和获取的植被指数(NDVI)数据与水稻后向散射系数进行相关性分析。分析结果表明,水稻VV极化后向散射强度与水稻形态结构、叶面积指数和生物量具有较好的相关性,而水稻HH极化后向散射强度对水稻冠层含水量的变化更敏感。基于上述分析,建立反演水稻株高、叶面积指数和NDVI等参数的关系模型。经过验证,水稻识别精度为84.36%,反演的水稻生长参数的空间变化和实际情形相符合。     

基于ENVISAT ASAR的长乐市水稻种植面积监测

以多时相、双极化ENVISAT先进合成孔径雷达(ASAR)影像为例研究福建省长乐市试验区水稻种植面积提取方法.利用2005年不同水稻生长季节的多时相ASAR数据,通过分析2种极化方式下水稻后向散射系数变化规律,采用构建新波段方法来增强水稻信息,然后采用监督分类法分别提取早、晚稻信息,最后,结合两季水稻提取结果分区域提取得到总的水稻种植面积.该方法极大地减小了水稻和背景地物信息混淆的概率,取得了较好的分类结果,总精度达到96.68%.可见,多时相、双极化ENVISAT ASAR数据能够对水稻种植面积进行有效监测.     

合成孔径雷达水稻识别和监测研究进展

合成孔径雷达（SAR）具有全天时、全天候、高分辨率、大幅面监测地物的特征,利用SAR在阴雨天气多、云量大的水稻种植地区开展水稻识别、监测和估产具有光学遥感无可比拟的优势。目前基于雷达对水稻进行识别和监测的研究多用ERS/SAR、RADARSAT/SAR、ENVISATASAR等,其多是以民用或军民两用为主的星载合成孔径雷达。在用SAR数据监测水稻时,其后向散射系数来自4个方面：①入射波直接被水稻散射回去,即直接散射项（D-BS）;②入射波经水稻层的散射到达水面后,经水面反射到水稻层,经水稻层衰减回到雷达（SRE）;③入射波经水稻层衰减到达水面,经水面反射回到水稻层,经水稻层散射回去（ERS）;④入射波经水稻层衰减到达水面,经水面反射到水稻层,经水稻层的散射改变方向下行,再次经水面反射到水稻层,并经水稻层的衰减后回到雷达（W-R-W）。其中,后向散射系数的主要来源是SRE项和ERS项。SAR数据后向散射系数不仅要受到水稻物候期、植株高度、生物量、含水量等的影响,也受到自身入射角、波段、极化方式等的影响。一般地,水稻后向散射系数总体上是先随水稻生长增大,然后略有下降;水稻生长早期,后向散射系数随入射角波动的幅度较小,在水稻生长后期,后向散射系数随入射角波动的幅度变大,波动起伏次数增加;L波段和C波段的后向散射系数表现基本类同,但值要小很多,X波段则与L、C波段的表现相差较大。已有研究中大部分采用同极极化方式的后向散射系数作为研究对象。VV极化的后向散射系数变化比较平滑,HH极化的后向散射系数变化比较复杂。随着雷达卫星技术的发展,多极化、多模式、特殊波段将更能突出星载SAR的优势,拓宽SAR的应用范围,为进一步分析、识别和检测目标提供更有力的工具。     

基于全极化SAR数据的玉米后向散射特征分析

以江苏省睢宁县为研究区域,选择2009年7月23日已覆盖该区域的Radarsat-2全极化影像数据,着重分析玉米全化方式后向散射特性,并将玉米生长参数与后向散射系数进行相关分析,建立统计模型,最后利用不同地物后向散射特征的差异,采用决策树分类算法提取玉米种植分布情况.结果显示,玉米叶面积指数和HH极化后向散射系数、HH/HV具有较好的相关性;经过验证,采用决策树分类算法提取玉米种植分布情况,制图总体精度达到84.1%.说明全极化雷达数据能提供更为丰富的地物后向散射信息,是农作物遥感监测的重要数据来源.     

C波段多极化SAR反演土壤水分研究

[目的]研究不同极化方式下雷达后向散射系数与地表土壤含水量之间的关系.[方法]在分析不同地表微波散射模型基础上,选用合适的植被散射模型结合多极化雷达数据从雷达总的后向散射中去除植被影响,建立土壤后向散射系数与土壤含水量的关系.[结果]拟合HH极化、HV极化雷达观测数据与土壤水分数据,相关系数为HH极化R2=0.552 3,HV极化R2=0.357 9.[结论]微波具有全天候、穿透性以及不受云层影响的独特物理机制,使其在研究大尺度土壤水分反演时效果较好,相比较HV极化,HH极化雷达影像数据更适合干旱区作物植被覆盖地区土壤水分监测.     

基于多时相Sentinel-1A数据的水稻面积提取

合成孔径雷达(SAR)具有全天候、全天时获取遥感影像的能力,因此在南方多阴雨地区有着较高的应用潜力。本研究以江苏省盐城市建湖县为研究区域,选用当地水稻生长周期内的长时间序列Sentinel-1A影像作为数据源,依据光谱微分变换分析法,采用一种雷达微分变换的方法,通过对长时间序列SAR影像进行一阶和二阶微分变换处理,选取其中水稻与其他地物后向散射系数差异明显的时间段,再利用支持向量机(SVM)模型进行分类从而获取水稻信息。与利用多时相极化SAR影像的阈值分类法进行比较可知,基于二阶微分变换的SVM分类方法优于阈值分类方法,其总体精度为89.88%,Kappa系数和F1值分别为0.841 2和0.879 5,水稻提取面积为525.32 km²,相对误差为11.58%。说明,经过微分变换的时序SAR数据结合SVM模型进行分类可以进一步提高水稻面积提取精度,为作物识别提供了一种新的思路。     

基于全极化Radarsat-2数据的水稻生物量估算模型

依据苏州东桥试验区水稻生长期观测数据,采用多时相水稻拔节到抽穗期全极化Radarsat-2数据,分别分析了不同极化HH、VV、CROSS、比值HH/VV的雷达后向散射系数时域变化特征与生物量的相关关系,构建水云模型、二次多项式模型和指数模型反演水稻生物量。反演结果表明:HH、CROSS水云模型都有不错的反演效果,相关系数分别为0.910、0.902,而HH水云模型反演生物量尤佳,均方根误差为0.190。指数模型普遍优于二次多项式模型,HH/VV指数模型效果出众,相关系数为0.929,均方根误差为0.164。通过比较分析不同极化的水云模型、二次多项式模型和指数模型,HH水云模型与HH/VV指数模型反演水稻生物量精度相对较高。     

降雨影响下的水稻长势极化特征提取

  目的  直接利用合成孔径雷达(SAR)后向散射系数监测水稻Oryza sativa等南方作物长势的方法易受降雨影响，在时序曲线上易产生大幅波动。研究降低这一影响的方法，以期获得更准确反映水稻长势规律的结果。  方法  以广西省桂平市水稻栽植区为研究对象，采用2018年3?11月共23期Sentinel-1双极化SAR数据，以及同期降雨数据，分析水稻长势在降雨影响下的同向极化(VV)和交叉极化(VH)后向散射系数时序特征，在此基础上提出基于VV和VH后向散射系数组合的改进方法——归一化差分后向散射指数(NDBI)，并结合光学卫星影像数据对结果加以验证。  结果  NDBI时序曲线的平均曲率为0.86，低于VV和VH时序曲线的平均曲率(分别为2.90和2.31)，表明NDBI时序曲线的变化趋势更为平稳，受降雨不规则波动的影响更小。早、晚2季水稻的NDBI时序曲线具有相似的变化趋势，能够更准确地反映水稻幼苗期、分蘖拔节期、长穗期和结实期各阶段的极化特征，即幼苗期主要以二次反射为主，而从分蘖拔节时期开始到长穗期再到结实期直至收割，体反射和漫反射不断增强，二次散射逐渐减小。  结论  利用NDBI方法降低了降雨对极化特征时序曲线扰动的影响，获得更准确的水稻长势规律。图4表1参16     

基于TerraSAR－X数据在高原山区烟草识别方法的对比研究

农作物的识别是农情监测的基础,能为农业和政策制定提供重要的参考数据。在多云多雨地区使用合成孔径雷达（SAR）对农作物进行识别和监测有较大的优势。分别采用单时相和多时相的TerraSAR－X数据应用于贵州高原山区烟草的识别,选择贵州省清镇市流长乡烟草示范基地为研究区,在烟草生长期内,获取了TerraSAR－X数据,通过对图像进行预处理并分析典型地物的后向散射系数,建立地物训练场,采用最大似然法进行分类,同时利用GPS采集的样方数据对2种方法下的烟草识别进行精度验证。结果显示,多时相多极化TerraSAR－X的识别精度（82．23％）比单时相双极化的（80．52％）略高,表明多时相的TerraSAR－X数据在高原山区的烟草识别应用中更具优势。     

基于高分三号卫星合成孔径雷达数据的农田土壤水分反演

土壤水分是农作物生长的基本条件,本研究基于高分三号卫星C波段合成孔径雷达数据,提出新的土壤水分反演算法,并获取区域尺度8 m空间分辨率的农田区土壤水分。首先,通过PROSAIL模型、实测植被冠层含水量、Landsat-8光学数据优选光学植被水分指数,计算水云模型参数并获得土壤直接后向散射系数;其次,利用高级积分方程模型模拟雷达后向散射影响机制,采用雷达影像高低入射角特性计算地表组合粗糙度;最后,利用高分三号卫星同极化雷达数据反演农田区土壤水分,并基于实测数据开展精度验证。结果表明：土壤水分反演值与野外实测值具有良好一致性,垂直极化下反演精度更高,其决定系数为0.595 6,均方根误差为0.041 5 m3/m3。本研究成果可为我国自主研发的高分三号卫星获取高分辨率土壤水分信息提供算法参考。     

水稻专用配方肥的肥效研究

采用“大配方,小调整”策略,采用区域总量控制、分期调控技术,根据磷钾肥衡量监控技术原理,通过不同农户田间小区试验,比较了大配方、小调整和农户习惯处理对水稻产量、氮肥利用率和经济效益的影响.结果表明,与农民习惯施肥处理比较,大配方和小调整处理提高了水稻产量和氮肥偏生产力,平均产量分别增加了4.67％和11.85％,平均氮肥偏生产力分别增加33.45％和42.62％.大配方和小调整处理可以使水稻达到增产、节本、增效的目的,而小调整处理效果优于大配方处理.     

The metabolomics variations among rice,brown rice,wet germinated brown rice,and processed wet germinated brown rice

Germination and processing are always accompanied by significant changes in the metabolic compositions of rice. In this study, polished rice (rice), brown rice, wet germinated brown rice (WGBR), high temperature and pressure-treated WGBR (WGBR-HTP), and low temperature-treated WGBR (WGBR-T18) were enrolled. An untargeted metabolomics assay isolated 6 122 positive ions and 4 224 negative ions (multiple difference ≥1.2 or ≤0.8333, P<0.05, and VIP≥1) by liquid chromatography-mass spectrum. These identified ions were mainly classified into three categories, including the compounds with biological roles, lipids, and phytochemical compounds. In addition to WGBR-T18 vs. WGBR, massive differential positive and negative ions were revealed between rice of different forms. Flavonoids, fatty acids, carboxylic acids, and organoxygen compounds were the dominant differential metabolites. Based on the Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) database, there 7 metabolic pathways (phenylalanine/tyrosine/tryptophan biosynthesis, histidine metabolism, betalain biosynthesis, C5-branched dibasic acid metabolism, purine metabolism, zeatin biosynthesis, and carbon metabolism) were determined between brown rice and rice. Germination changed the metabolic pathways of porphyrin and chlorophyll, pyrimidine, and purine metabolisms in brown rice. In addition, phosphonate and phosphinate metabolism, and arachidonic acid metabolism were differential metabolic pathways between WGBR-HTP and WGBR-T18. To sum up, there were obvious variations in metabolic compositions of rice, brown rice, WGBR, and WGBR-HTP. The changes of specific metabolites, such as flavonoids contributed to the anti-oxidant, anti-inflammatory, anti-cancer, and immunomodulatory effects of GBR. HTP may further improve the nutrition and storage of GBR through influencing specific metabolites, such as flavonoids and fatty acids.     

稻瘟病菌侵染时水稻防御体系对外源茉莉酸的响应分析

[目的]探究特定时期稻瘟病菌与水稻互作对外源茉莉酸(JA)的响应,为揭示稻瘟病菌与水稻互作时水稻防御体系对外源JA响应的分子机制提供理论依据.[方法]以稻瘟病菌株95234I-1b和普通感病水稻品种丽江新团黑谷(LTH)为试验材料,通过外源JA以两种不同的方式(处理1,分别用100和400μmol/L JA处理水稻叶片,6 h后接种95234I-1b菌株;处理2,水稻叶片接种95234I-1b菌株72 h后,分别用100和400μmol/L JA处理水稻叶片)处理与稻瘟病菌互作过程中特定时期的水稻,调查水稻稻瘟病发病症状,并用即时聚合酶链锁反应(qRT-PCR)检测水稻防御相关基因的表达情况.[结果]外源JA的两种不同处理方式均能减轻受侵染水稻稻瘟病发病症状,并诱导水稻防御相关基因不同程度的上调表达.用100和400μmol/L JA喷雾水稻6 h后再接种稻瘟病菌株的诱抗效果分别为15.06%和25.63%;稻瘟病菌株孢子接种水稻72 h再喷雾100和400μmol/L JA的诱抗效果分别为36.60%和47.12%.与对照相比,JA抑制了水稻水杨酸(SA)途径相关基因的大幅上调表达.在一定JA浓度范围内,高浓度JA对SA途径相关基因表达抑制程度高于低浓度JA的抑制程度;高浓度JA诱导JA途径相关基因上调表达幅度高于低浓度JA的诱导程度;高浓度JA诱导PR1a上调表达幅度小于低浓度JA诱导的上调幅度,高浓度JA诱导PR10a上调表达幅度大于低浓度JA诱导的上调幅度.[结论]JA以两种不同的方式处理与稻瘟病菌互作过程中特定时期的水稻,均能诱导水稻病程相关基因和JA途径相关基因上调表达,抑制SA途径相关基因的大幅上调表达,表明水稻防御体系中的病程相关基因及JA途径的相关基因主要参与了水稻防御体系对外源JA的响应.     

国外稻种资源在广东水稻育种中的利用

介绍了20世纪80年代以来广东在利用国外稻种资源进行水稻优质育种和杂交稻育种中取得的主要成就：利用外选35育成梅三五2号，矮三芦占，七袋占，绿黄占，七黄占，双七占等优质抗病新品种。利用外引资源育成优质稻主栽品种七桂早25号，七山占，粳籼89和特籼占等，育成杂交稻恢复系3550，4480，广恢122，广恢128等以及育成不育系粤泰A和泰丰A。     

江苏水稻品种抗稻瘟病遗传多样性研究

根据已知的不同抗病基因保守区域设计引物,通过在水稻基因组DNA中扩增和分离有相似序列的DNA片段,可以快速鉴定出候选抗病基因。选择3对扩增条带多样性较高的引物XLRRfor／XLRRrev、S1／AS3和Ptokin1／Ptokin2,对江苏27个水稻品种进行抗病基因同源序列PCR分析（resistance gene analog—PCR,RGA—PCR）。结果显示,3对引物共扩增出清晰可辨的谱带127条,其中多态性带1ol条,占总数的79．53％。根据聚类分析,3对引物对或引物组合扩增的RGA图谱可将品种分为多种类型,这些RGA图谱类型与稻瘟病菌7个生理小种接种鉴定的抗病表型没有完全的对应关系。     

水稻与菰杂交后代稳定品系的过氧化物酶同工酶分析

通过对水稻松前与菰的杂交后代１９个稳定品系及其亲本的过氧化物酶同工酶分析表明,稳定品系的过氧化物酶同工酶酶谱,以母本酶带为基础,主要表现为五种类型：互补型,新增酶带型,互补兼新增酶带型,母本型,母本酶带缺失型,这表明,在高世代稳定品系可能仍有菰的基因存在并表达。     

不同品种稻米中碳水化合物的消化特性

以体外模拟消化方法测定10个品种稻米中碳水化合物的消化特性和淀粉组分,同时测定稻米中直链淀粉的质量分数,以及稻米的胶稠度、糊化温度和质构特性。结果表明:淀粉消化指数以粳糯米最高,粳米样品又高于籼米样品,但各籼米样品间仍有很大差异。直链淀粉质量分数、胶稠度和糊化温度与抗性淀粉质量分数有显著的相关关系(r=0.846,P<0.05;r=-0.765,P<0.01;r=-0.735,P<0.05),但直链淀粉质量分数并不能作为预测淀粉消化特性的有效指标。凝聚性与淀粉消化指数显著正相关(r=0.634,P<0.05),可以利用米饭的质构特性推测其消化特性。     

分选加工对稻米食味品质的影响

以江苏省产梗稻为例,研究稻米外观分选对其食味品质的影响.根据外观品质将单-品种米样分为整米无垩白、整米垩白少、整米垩白多、碎米无垩白、碎米垩白少、碎米垩白多6个等级,分别测定6种米样的直链淀粉含量和胶稠度.结果显示直链淀粉含量和胶稠度与米粒垩白多少和米粒的整碎相关性显著;整米的直链淀粉含量比碎米的低,胶稠度比碎米的长;垩白越少其直链淀粉含量越低,胶稠度越长.所以剔除碎米和垩白米能够改善稻米的食味品质,稻米分选不仅可以提高稻米的商品价值,还可以改进稻米的食味品质.     

施稻糠有机肥对水稻生长的影响

稻糠有机肥是在引进日本稻糠耕作技术的基础上，经过创新而研究出的新的稻糖杂合肥配方。以其在水稻上进行了试验，结果表明，它具有除草、施肥、增强抗性、改善稻米品质等作用。水稻施用稻糠有机肥是生产有机稻米的新途径。