遥感监测技术在薯类作物上的应用研究进展

遥感技术凭借其可以实时、快速、准确、无损地获取薯类作物生长信息的特点,已经是监测薯类作物生长的重要手段。薯类作物的茎叶和块根生长分别在地上和地下,光谱反射机理均不同于禾本科类作物(如水稻、玉米和小麦),因此,薯类作物具有遥感监测研究特有的方面。总结了遥感技术的特点,遥感平台的种类和遥感监测方法,以及应用遥感技术在薯类作物种植面积提取、病害管理、长势监测和估产等领域的国内外研究进展,分析了遥感技术在薯类作物生长信息监测的不足,进一步提出相关建议,并指出了探索薯类作物空间分布信息及变化、薯类作物长势高效监测、薯类作物产量预测模型、薯类作物遥感模型与农学模型同化机制研究是未来的发展方向。     

作物长势遥感监测应用研究现状和展望

作物长势遥感监测是农业遥感应用的重要研究领域。本文在概述遥感信息数据源和遥感监测原理的基础上,总结了作物长势遥感监测应用中面积遥感估算、产量估测、实时长势监测和长势遥感监测信息系统开发的研究进展,指出其中存在的一些问题,并对作物长势遥感监测应用的未来进行了展望。     

2009年江苏省冬小麦和水稻种植面积信息遥感提取及长势监测

以中国农业遥感监测系统(CHARMS)大尺度业务运行作物长势监测需求为实际驱动力,进行基于遥感影像全覆盖的大尺度农作物类型遥感综合自动识别的方法研究,通过分析2009年江苏地区冬小麦和水稻的种植结构、物候历特征及其生物学特性和时序NDVI曲线特征,确定冬小麦和水稻信息提取的NDVI阈值,建立不同作物面积提取模型,并最终获取了2009年CHARMS中江苏冬小麦和水稻长势监测所需的作物空间分布,并与多年平均统计数据比较,总体精度分别达到了78%和85%以上,基本可以满足农情业务化需要.其次,基于面积识别的结果,利用目前长势监测中应用最广泛的归一化植被指数NDVI对江苏2009年冬小麦和水稻长势进行监测,并用差值模型,与近5年长势的平均状况进行对比研究.结果表明,2009年江苏冬小麦和水稻长势均呈现"前期较好,中期变差,后期恢复"的趋势;空间分布上,淮北和苏中地区冬小麦全年长势较多年平均稍差,而水稻长势较差的地区主要分布在苏南地区.     

利用遥感技术进行垦区水稻长势监测研究

以黑龙江省农垦建三江管理局为研究对象,利用GPS、ERDAS和ARCMAP等软件,以中国环境资源卫星为遥感信息源,在深入了解农作物长势估产国内外相关研究进展,以及对建三江地质地貌、气候、土壤、植被等进行综合分析的基础上,利用遥感技术,结合2010年建三江管理局水稻面积提取数据,进行2010年建三江管理局水稻长势监测研究。     

黑龙江省水稻低温冷害遥感监测技术研究

黑龙江省是我国最大的粮食生产基地,是重要的优质水稻生产基地.为降低低温冷害对水稻生产的影响,提高防灾减灾能力,开展黑龙江省水稻低温冷害遥感监测技术研究具有重要意义.以遥感影像结合气象数据和水稻生长观测资料等,提取水稻种植面积、识别生育期,用冷害监测指标、植被指数与遥感反演数据结合构建监测模型,并进行监测精度评价,提供时...     

遥感信息与作物生长模型同化应用的研究进展

卫星遥感技术能大面积、周期性地实时获取地表农作物信息,并且通过适当的反演方法能够定量地提供作物在区域尺度上的状况;作物生长模型应用物理数学方法从机制上定量地描述作物生长过程及其与环境因素之间的关系,在单点上对叶面积指数、生物量和产量等具有很好的模拟准确性。利用数据同化算法,将作物生长模型与遥感信息进行同化,已经成为当前农作物长势监测和产量预算研究中的重要手段。在简要回顾遥感数据和作物模型2种经典耦合方法的基础上,重点综述了连续同化和顺序同化2种不同同化方式的研究进展,并对数据同化算法进行了简单介绍,最后提出存在的一些问题并探讨了未来的研究方向。     

基于EOS/MODIS资料的江西省水稻长势遥感监测

基于2010年的MODIS数据,进行江西省水稻长势遥感监测指标的研究,提取了4种植被指数作为遥感参数,即比值植被指数RVI、归一化植被指数NDVI、植被状态指数VCI和增强植被指数EVI,并利用植被指数进行叶面积指数LAI的反演,建立了植被指数VI-LAI模型。在VI-LAI模型中EVI、NDVI与LAI的相关性较好。利用LAI的预测值和地面实测数据进行精度的分析,结果显示EVI的三次方(Cubic)模型在各方面都优于其他植被指数和其他模型,因此选择EVI作为水稻的长势遥感监测指标。     

基于固定翼无人机多光谱影像的水稻长势关键指标无损监测

【背景】近年来随着遥感技术的快速发展，实时无损监测作物生长状况已成为当前研究热点，遥感获取的农情信息将为实现大面积作物精确管理提供指导。在众多遥感监测平台里，无人机因其操作简单、使用成本低等特点而受到广泛关注，无人机搭载多光谱相机可以快速获取作物的长势信息。【目的】尝试将固定翼无人机多光谱影像纹理信息与光谱信息结合，探究“图谱”信息对水稻长势指标的监测效果。【方法】通过开展两年涉及不同播期、品种、播栽方式、施氮水平的水稻田间试验，在水稻关键生育期使用固定翼无人机搭载Sequoia多光谱相机获取水稻冠层遥感影像，同步进行地上部破坏性取样以获取水稻叶面积指数(LAI)、地上部生物量(AGB)和植株氮含量(PNC)等农学指标，采用简单线性回归、偏最小二乘回归和人工神经网络回归算法，构建基于固定翼无人机多光谱影像的水稻长势指标监测模型，比较分析光谱纹理信息在不同模型中的监测效果。【结果】利用简单线性回归方法探究了植被指数(VI)、单波段纹理特征与水稻LAI、AGB和PNC间的定量关系，结果表明植被指数与LAI和AGB之间有较强的相关性，表现最好的植被指数为CIRE和NDRE,R 2分别为0.8...     

基于作物模型与遥感信息的水稻产量预报研究

将遥感资料(NOAA/AVHRR,Landsat TM)与水稻模拟模型(RCSODS)相结合,建立遥感数值模拟模型,进行水稻遥感估产。利用TM影像对NOAA进行几何精校正和混合像元分解;对NOAA卫星的可见光通道和近红外通道,采用双通道组合运算技术,构造植被指数(NDVI),结合地面样区实测叶面积指数(LAI)资料,建立NDVI与LAI的相关模式,对大面积水稻LAI进行反演,实现水稻长势的遥感实时动态监测。在此基础上,利用NDVI与水稻生物学参数LAI的关系,及时校正水稻生长模拟模型,预报以像元点为空间变化范围的单位面积产量;并对高邮市的水稻进行产量模拟,取得较好的结果。     

农业干旱遥感监测的原理、方法与应用

【目的】干旱遥感监测是卫星遥感技术的重要应用和研究方向之一,是对气象、地面调查等技术手段开展农作物干旱监测的重要补充和参考。【方法】在总结国内外目前主要的干旱遥感监测方法基础上,将农业干旱遥感监测方法概括为7个大类,即基于热惯量、冠层温度、作物长势状况、综合冠层温度与作物长势、蒸发(腾)、微波、作物生长模型的干旱遥感监测方法,并对各类方法的主要形式进行了系统性总结。【结果】同前主要的干旱遥感监测方法中,除作物生长模型的反演的监测是土壤含水量外,其他方法大多数是基于遥感度量的干旱程度指标,需要结合地面水分观测值等的标定转化为土壤的水分含量。【结论】从监测原理上看,农业干旱可以认为是光照条件、土壤质地、作物长势、冠层温度4个物理量的函数。在自然条件下,当某个或几个物理量相对一致时,就可以将该理论模型进行简化,使用特定的干旱指数形式对干旱进行量度,这也是当前遥感监测技术监测作物干旱的主要思路。同时,该文对当前国内和国际上的主要干旱遥感监测业务化运行系统进行了介绍,并在此基础上,结合当前遥感监测方法区域适用能力存在的局限性,提出模型区域适应性改进是当前旱情遥感监测业务应用的关键点。同时,随着中高分辨率遥感数据的日益增多,利用中高分辨率卫星数据进行定量化干旱遥感监测技术也是当前干旱遥感监测的重要趋势。此外,干旱遥感监测的不确定性研究也是业务化应用中需要加强的一个方向。     

光谱技术在水稻生长监测中的应用研究进展

光谱技术可以快速、准确、无损地获取水稻生长状态的实时信息,是水稻生长监测和精确管理中实施变量投入不可或缺的关键技术。综述了以光谱技术监测水稻长势（包括叶面积指数和生物量）、水稻生物化学参数（包括氮素营养和叶绿素含量）和水分的国内外研究进展,并提出了一些今后研究的设想,以期为提高水稻精确管理水平和单位面积产量提供技术支撑。     

水稻叶片几何参数的模拟分析

【目的】在生长模型输出的基础上，构建预测水稻叶片几何参数的动态模型，以便更准确地实现水稻的虚拟生长。【方法】在试验观测的基础上，分析了不同品种类型水稻分蘖与主茎同伸叶片叶长之间以及叶长与叶宽之间的定量关系，进一步耦合水稻叶龄、叶面积和茎蘖数模拟模型，进行水稻叶片几何参数变化的动态模型构建。【结果】不同品种类型水稻分蘖与主茎同伸叶片的叶长比随分蘖叶序呈二次曲线变化，叶长与叶宽的关系可用幂指数函数描述。运用独立实测资料对模型进行的初步检验显示，本模型可较好地模拟不同生长条件下水稻不同叶位叶片的几何参数。【结论】本研究构建的水稻叶片几何参数分析模型较好地体现了器官几何参数受生态环境、品种类型和栽培措施影响的形态生理规律，为水稻虚拟生长提供了可靠和普适的叶片几何特征确定方法。     

我国主要水稻雄性不育系的熟期气候适应性分析

根据我国南方稻区24地区1970~2001年的逐日气象资料,在预测各不育系抽穗期的基础上,以育性敏感期安全和扬花期安全为指标,分析了各不育系在我国南方稻区不同熟制下的熟期气候适应性。结果表明,所有水稻雄性不育系均随播期的推迟生育期缩短,熟期适应性因品种的光温特性及所处的环境条件而异。     

水稻群体生长指标动态的知识模型研究

 通过定量描述水稻群体基本苗以及主茎与分蘖数、叶面积指数和干物质积累动态与品种类型、生态环境因子和栽培措施之间的动态关系，以基于生理发育时间的积温来计算的发育进程为主线，建立了广适性的水稻适宜群体生长指标的知识模型，可为不同条件下水稻栽培过程中的生长调控与苗情诊断提供定量化的动态指标体系，包括群体主茎与分蘖动态、叶面积指数动态和干物质积累动态等。利用不同生态点的常年逐日气象资料以及不同品种类型对所建知识模型进行了实例分析。结果表明，本模型设计的大田基本苗与实际生产值RMSE平均为5.0，模型设计的群体生长动态指标与已有的高产栽培模式中实测结果平均相关系数达r=0.85**以上，故知识模型对不同条件下的水稻生长指标适宜动态具有较好的预测性。     

Evaluation of Rice Germplasms for Grain Resistant Starch Content and Its Environmental Stability

【Objective】 It is beneficial for improving the health of chronic patients to eat high resistant starch (RS) content rice, but variety with high grain RS content is still very rare. Evaluations of rice germplasms for grain RS contents and its environmental stability were carried out in this study, and the results could provide a reference for the discovery of rice germplasm resources with high RS contents and its production. 【Method】 Grain RS contents in rice germplasms were detected by the Megazyme method, and used the PAST software to complete the frequency distribution of these contents. The environmental stability of rice RS contents were tested by planting at multiple locations within one year, and its variance analysis were performed with DPS software. Grain amylase contents were tested according to the national standard GB/T15683-2008. 【Result】 The initial evaluations on RS contents of 1206 rice germplasms demonstrated that for most these rice with RS content were very low, and about 87.6% of the rice were less than 2.5%, only about 0.2% were higher than 10%. There was a significant positive correlation between rice RS and amylose content, but high RS variety was not discovered in high amylose germplasms. However, three varieties with RS content higher than 10% were screened in low amylose content germplasms, and one of them was a good quality soft rice variety Diangu2, which has RS and amylose content of 10.12% and 12.3%, respectively. It carried out regional tests for eighteen varieties with different RS contents planting at three very differ environmental conditions. The result of environmental stability analysis indicated that the contents of thirteen varieties were affected by differences in planting area, of the others were affected. Totally, the contents were affected by genotype, planting environment and genotype-by-environment interactions. 【Conclusion】 In this research, most rice resources have low RS content, and also detected a significant positive correlation between rice grain RS and amylase content. Therefore, it is possible to develop rice variety with high RS starch and good taste, according the high RS varieties were identified in low amylose content germplasms. The RS content was mainly affected by genotype, so the varieties with high RS contents were high at different environments, and the lows’ were still low. Then, the varieties with high RS content can grow in its suitable areas to produce rice, and the contents could not be significantly affected.     

稻米抗性淀粉含量及其环境稳定性分析

【目的】食用高抗性淀粉含量稻米虽利于提高慢性病人群的健康水平,但培育出的高抗性淀粉含量水稻品种还较少。开展水稻种质资源抗性淀粉含量及其环境稳定性的研究,为高抗性淀粉含量水稻种质资源发掘和生产应用提供参考依据。【方法】参照爱尔兰Megazyme公司提供的方法测定稻米抗性淀粉含量,用PAST软件完成种质含量分布作图。通过一年多点试验评价抗性淀粉含量的环境稳定性,利用DPS软件完成含量方差分析。依据国家标准GB/T15683-2008分析了稻米直链淀粉含量。【结果】对1 206份水稻种质稻米抗性淀粉含量分析,结果表明,绝大部分水稻种质稻米抗性淀粉含量低,含量低于2.5%的占87.6%,高于10%的仅占约0.2%。稻米抗性淀粉和直链淀粉含量存在显著正相关,但在高直链淀粉含量种质中未出现抗性淀粉含量高的品系,却在低直链淀粉含量种质中发现3份抗性淀粉含量高于10%的品系,其中1个优质软米品种Diangu2的抗性淀粉和直链淀粉含量分别为10.12%和12.3%,综合农艺性状优良,米饭食味性好。在3个不同环境种植18个不同抗性淀粉含量的品系,结果显示有13个品系的含量不受种植环境差异的影响,另5个品系的含量受环境影响,稻米的抗性淀粉含量除了受基因型影响外,还受种植环境、以及基因型与环境互作的影响。【结论】水稻种质资源稻米抗性淀粉含量普遍很低,抗性淀粉含量与直链淀粉含量虽存在显著正相关,但低直链淀粉含量种质中也可能存在高抗性淀粉的品种,所以培育稻米抗性淀粉含量高且食口性好的品种是可能的。稻米抗性淀粉含量主要受基因型控制,在不同环境中含量高的品种依然高,含量低的品种仍然低,那么高含量的品种可在其适种稻区种植生产大米,其含量不会被明显影响。     

稻田蜘蛛种群消长规律研究

调查结果表明,移栽稻田蜘蛛在分蘖期缓慢增长,拔节到齐穗期迅速增长,齐穗期后呈稳定增长,直播稻田蜘蛛消长曲线与移栽稻田一致,仅迅速增长期比移栽稻田迟10～15d,稳定增长期迟5～10d,移栽稻田蜘蛛种群数量明显高于直播稻田。在水稻不同生育阶段用药时,由于田间环境和各种蜘蛛的发育阶段不同,对水稻后期蜘蛛种群优势种比例有重大影响。     

基于MODIS-NDVI的安徽省2009年冬小麦及一季稻面积遥感提取及长势监测

[目的]建立2009年安徽省冬小麦和一季稻面积提取模型和作物长势监测模型。[方法]通过分析2009年安徽省冬小麦和一季稻的种植结构、物候历特征及其生物学特性和时序NDVI曲线特征确定模型。[结果]时间上,2009年安徽省冬小麦和一季稻长势均呈＂前期较好,中期变差,后期恢复＂的趋势;空间上,安徽北部地区冬小麦全年长势较多年平均稍差,而一季稻长势较差的地区主要是滁州等地。[结论]该研究为中国农业遥感监测系统大尺度业务化运行作物种植结构提取了有效的方法。     

双杂吨粮生理生态指标及栽培模式研究

本研究通过3年的调查与试验,阐明了不同生育期杂交稻组合在不同栽培季节,不同栽培水平下的产量形成特点及氮钾吸收特性,明确了杂交稻的穗型与生育期有一定的关系,对杂交稻需钾量是否近似常规稻这一理论问题也给予了肯定的证明.根据研究结果,提出了不同生育期杂交稻组合亩产吨粮的产量结构指标,氮钾吸收量指标及相应的生理生态指标,制订的“双季杂交水稻高产栽培模式”,实用性强,增产节支,为吨粮田的建设与推广提供了技术方案.     

水稻叶片氮素营养光谱诊断模型研究（摘要）

[目的]建立水稻叶片氮素营养光谱诊断模型。[方法]通过对不同水稻品种（湘优109和汕优98）、不同生长期、不同氮素水平的水稻叶片进行透射、吸收光谱及氮含量的测量,分析了叶片光谱与其含氮量之间的相关性,建立了水稻叶片含氮量的光谱指数预测模型。[结果]该模型检测精度在80%以上,可用于水稻氮素营养的诊断。[结论]为水稻氮素营养状况监测提供了理论依据。