基于无人机成像高光谱的棉叶螨为害等级估测模型构建

为快速、实时、准确地了解新疆棉田棉叶螨（优势种为土耳其斯坦叶螨Tetranychus turkestani）的发生情况,利用高光谱图像中的7种植被指数,使用一般线性回归分析方法分别构建不同棉叶螨为害等级棉花冠层叶片叶绿素相对含量（用soil and plant analyzer development（SPAD）值表征）遥感估测模型和棉叶螨为害等级遥感估测模型,实现棉叶螨为害的实时监测。结果显示：不同棉叶螨为害等级对应的棉花冠层光谱反射率存在明显差异,棉叶螨为害等级与棉花冠层叶片SPAD值呈显著负相关关系。在7个不同棉叶螨为害等级对应的棉花冠层叶片SPAD遥感估测模型中,SPAD-红边归一化植被指数估测模型的估测决定系数为0.915,均方根误差为3.451,识别精确度显著高于其他模型。表明利用棉花冠层叶片SPAD遥感估测模型可快速无损地获取棉叶螨为害数据,构建的棉叶螨为害等级估测模型可用于植保人员快速准确获取棉叶螨为害情况。     

不同施氮处理下滴灌甜菜冠层的高光谱响应

为明确甜菜冠层高光谱特性,对不同氮素处理下滴灌甜菜冠层反射光谱以及叶面积指数(LAI)、叶绿素含量与叶片全氮含量进行分析。结果表明:甜菜冠层光谱反射率随着施氮量的增加而升高,与氮素运筹模式10∶0相比,氮素运筹模式7∶3的冠层光谱反射率和冠层光谱"红边"在叶丛快速生长期较低,在糖分积累期较高。甜菜冠层光谱红边具有"双峰"现象,且"双峰"随生育时期的推进逐渐减弱,随施氮量的增加,愈加凸显。光谱变量与叶片全氮含量显著相关,红边幅值Dλred、红边峰值面积Sred、红边位置λred与LAI、叶绿素含量显著相关,表明通过高光谱反演滴灌甜菜农学参数进行氮素营养状态诊断是可行的。     

水分胁迫及复水对马铃薯生长发育及产量的影响

于2019年在遮雨棚内采用随机区组试验,以常年时序降水量为对照(CK),设置马铃薯苗期(W1S)、块茎形成期(W2S)、块茎膨大期(W3S)、淀粉积累期水分胁迫(W4S)以及胁迫20 d后的复水处理,监测不同水分环境对马铃薯的农艺性状、SPAD值与冠层光谱反射率、耗水量以及产量的影响。结果表明,各时期的水分胁迫导致马铃薯生长被抑制了4.25%～83.48%,复水后抑制作用减弱,降为3.67%～31.35%;水分胁迫导致马铃薯叶片SPAD值上升了0.20%～30.04%,相应冠层750～1150nm波段光谱反射率降低,而在1950～2450nm波段反射率升高。水分胁迫后各处理的水分利用效率降低了4.34%～40.15%,复水后降为3.98%～30.54%。水分胁迫使马铃薯经济产量较CK降低了25.59%～81.49%;复水后经济产量较CK降低了12.89%～41.48%。马铃薯经济产量(干质量)与农田耗水量、生育期累积叶面积呈显著线性正相关;叶片SPAD值及冠层高光谱反射率可作为马铃薯水分胁迫程度的田间诊断指标。     

基于高光谱的渭北旱塬区棉花冠层叶面积指数估算

以棉花冠层高光谱反射率与冠层叶片叶面积指数(LAI)为数据源,在分析LAI与原始高光谱反射率、一阶微分光谱反射率、光谱提取变量和植被指数相关性的基础上,采用一元线性与多元回归的方法构建了棉花LAI高光谱估算模型,并进行精度估算。结果显示,在可见光范围内随着生育期的推进及施氮量的增加冠层光谱反射率逐渐降低,在近红外范围内从苗期到花铃期随着施氮量增加反射率逐渐增加,花铃期到吐絮期反射率明显降低;各生育期冠层光谱的提取变量与LAI的相关性不强,全生育期各种光谱提取量及植被指数与LAI的相关性高于不同生育期;棉花冠层叶片LAI在反射光谱1 461 nm处相关系数达到最大值(r=-0.726);对于一阶微分光谱,LAI的敏感波段发生在742 nm处,r=0.744;以敏感波段742 nm一阶微分光谱反射率建立的逐步回归估算模型精度最高,RMSE=0.94,RE=26.27%,r=0.78。说明以全生育期为基础,采用一阶微分光谱敏感波段,并根据实际条件选择有效的估测模型,可以进行棉花LAI的预测。     

基于连续小波变换的干旱胁迫下玉米冠层叶绿素密度估测

测定了玉米各生育时期干旱胁迫下冠层叶绿素密度及冠层光谱数据,利用原始光谱反射率与冠层叶绿素密度进行相关性分析,采用常用植被指数、波段自由组合、连续小波变换构建玉米冠层叶绿素密度估测模型,并用决定系数(R~2)、均方根误差(RMSE)进行精度检验。结果表明:冠层叶绿素密度在抽雄期相较于正常对照,轻度、中度、重度干旱胁迫处理分别下降7.8%、29.5%、44.2%;波段自由组合指数RVI(555,538)、NDVI(555,538)和敏感小波系数bior5.5(26,792)、rbio2.6(22,790)、gaus6(21,791)与叶绿素密度的相关性较高,相关系数绝对值均达到0.900以上;基于敏感小波系数构建的冠层叶绿素密度估测模型验证集R~2均在0.850以上,相较于其他植被指数模型R~2平均提升20.6%,RMSE平均降低32.6%;最优模型为以gaus6(21,791)为自变量的一元线性回归模型,R~2为0.864,RMSE为1.532。利用连续小波变换对光谱数据进行预处理,可以有效提升玉米冠层叶绿素密度估测模型的精度。     

氮肥运筹对干旱区滴灌甜菜氮素利用及产量的影响

以甜菜品种Beta356为试验材料,研究了氮素运筹[甜菜叶丛快速增长期、块根膨大期、糖分积累期的氮素追施比例分别为6∶3∶1、5∶3∶2、4∶4∶2(用N1、N2、N3表示),以不施氮素的处理为对照(用CK表示)]对滴灌甜菜氮素利用及产量的影响。结果表明:随着生育进程的推进,甜菜干物质积累量呈现先升高后降低的趋势,并在块根膨大期达到最大值;不同处理干物质积累量的差异在甜菜苗期、叶丛快速增长期和块根膨大期均未达到显著水平,至糖分积累期和收获期显著高于CK,且各施肥处理间差异不显著;甜菜氮素阶段积累量与该阶段施氮量相比存在一定的滞后性;不同处理氮素总积累量和氮素运转量均表现为N1N2N3CK,氮素运转率则表现为N1N2CKN3;氮农学利用率和氮表观利用率分别表现为N2N3N1和N3N2N1,其中N2处理的氮农学利用率分别比N1和N3处理提高了14%和4%,且不同处理间差异显著;收获期各处理甜菜产糖量表现为N3N2N1CK,块根中造蜜性非糖物质(K、Na和α-氨态氮)表现为CKN2N3N1。综合考虑氮素利用、产糖量以及块根品质,N2处理可作为北疆露播滴灌甜菜较为合理的氮素运筹模式。     

亚洲玉米螟为害后玉米冠层光谱变化和产量损失研究

2006年在河北农林科学院植保所农场夏播高感亚洲玉米螟的玉米品种郑单958上,于大喇叭口期人工接种2龄玉米螟幼虫以造成不同梯度为害,利用便携式遥感光谱仪(ASD FieldSpec UV/VNIR)在玉米不同生育期收集冠层光谱信息,调查食叶级别,并在收获时统计蛀孔率和产量。结果表明:(1)各生育期食叶级别和对应生育期内的冠层光谱反射率值呈显著负相关,且各个级别之间方差分析差异显著;(2)各波段冠层光谱反射率值和每株虫孔数量的相关性分析得到相关性曲线,750～900nm相关系数较高,可作为监测的敏感波段;(3)乳熟期光谱数据、平均每株虫孔数量和产量及产量损失率之间均可建立极显著回归方程。用光谱仪所测数据估测产量损失率的精确度比用传统查虫数据估测产量损失率的精确度高,且省时省工。     

基于地表高光谱与OLI影像的土壤含盐量和pH值估测

针对宁夏银北地区大面积土壤盐碱化监测的需要,利用实测植被冠层光谱与Landsat 8 OLI影像相结合进行土壤含盐量和pH值估测研究。对实测植被冠层高光谱与影像多光谱反射率进行倒数、对数、三角函数及其一阶微分等一系列变换,确定最佳光谱变换形式,筛选敏感植被指数和敏感波段,分别建立基于实测植被光谱与Landsat 8 OLI影像光谱的土壤含盐量与pH值估测模型,并基于高光谱数据模型对影像盐分和pH值模型进行校正,以提高影像估测土壤盐碱化的精度。结果表明:经倒数对数变换建立的实测植被高光谱EVI模型和经平滑后敏感波段建立的实测植被高光谱模型对土壤pH值的估测精度较高,模型决定系数分别为0.6257和0.5975;基于实测高光谱植被指数和敏感波段分别对Landsat 8 OLI影像含盐量、pH值估测模型进行校正,影像敏感植被指数和敏感波段含盐量模型决定系数分别提高了0.3207和0.3762,pH值估测模型决定系数分别提高了0.2065和0.2487。采用敏感植被指数和敏感波段同时估测土壤含盐量和pH值,实现了从实地测量高光谱向遥感多光谱尺度的转换。     

棉花全生育期叶片SPAD值的遥感估算模型

叶绿素含量是评估棉花生长状况的重要参数,估算叶绿素含量对于棉花生长监测具有重要意义。以渭北旱塬区种植的棉花为试验材料,测量全生育期棉花叶片SPAD值与冠层反射率光谱,将原始高光谱反射率、一阶微分光谱反射率、不同波段组合的遥感光谱参数分别与SPAD值做相关性分析,用传统回归分析方法构建五种重要光谱参数的SPAD值预测模型,同时,采用PLSR方法建立全生育期SPAD值的估算模型。最后对模型进行检验,筛选出精度最高的模型。建模结果表明,基于多种光谱参数的全生育期PLSR预测模型精度最高、预测效果最好,估算模型的决定系数R~2为0.733,验证模型R~2为0.737。PLSR方法建立的多光谱参数的SPAD值估算模型预测效果显著,利用高光谱技术对棉花SPAD值进行监测,可为全生育期棉花长势遥感监测提供依据。     

麦蚜对小麦冠层光谱特性的影响研究

通过对田间不同程度麦蚜危害的小麦冠层反射光谱测量,研究了各波段反射光谱的变异特征,并对光谱反射曲线进行微分分析。结果表明:在麦蚜危害的初期,近红外反射率明显降低,即陡坡效应受到明显的削弱,随着麦蚜危害程度加重,小麦冠层的反射率在不同波段有明显下降,尤其在近红外区下降更为显著。利用光谱微分技术,对受麦蚜不同程度危害的小麦冠层反射率求一阶导数,得到红边斜率。结果表明,麦蚜危害后小麦冠层的红边斜率在近红外波段发生剧烈的变化,且随着危害程度的加重其值逐步下降。将归一化植被指数(NDVI)分别和百株蚜量进行相关及回归分析,并对监测蚜虫敏感波段的选择做了初步的探讨。     

除草剂对作物的药害研究

在我国农业生产中,除草剂已经大面积应用了半个多世纪,它在杂草防治及作物增产中发挥了巨大作用,但在除草剂使用过程中,对作物的药害是一个不容忽视的问题。本文综述了除草剂药害产生的原因和出现药害后作物的症状,并介绍了发生药害后的救治方法以及预防药害产生的具体措施,以期为除草剂的安全使用提供科学依据。     

番茄黄萎病病原菌研究

近年在黑龙江省保护地番茄上发现一种番茄植株黄萎病害,从其病茎上分离得到10个菌株。将其接种番茄幼苗,发病症状与自然发病症状完全一致,并从接种病株上重新分离到该菌。经鉴定,病原菌为大丽轮枝菌(Ver-tillium dahliae Kleb)。对其生物学特性研究表明:该菌生长最低温度为5℃,最适范围20-25℃,以22.5℃生长最适。孢子萌发温度为5-30℃,最适温度为25℃。病菌菌丝在pH4-8都能生长,以pH 5生长最好。     

相思拟木蠹蛾为害西南桦的调查研究

于广西百色市老山林场调查了相思木蠹蛾对西南桦的为害情况,并进行了不同高度虫孔数组内单因素方差分析、不同整枝方式虫孔平均数差异显著性检验、种群密度估计模型拟合研究。结果表明:西南桦有虫孔株率70%,虫孔密度2.79个/株;以2m为区间段,无虫孔的占74.8%,有1个以上虫孔的占25.2%;相思拟木蠹蛾对树干高度有选择性,树干4～6m间虫孔数最多;幼虫侵入期人工修枝会加重相思拟木蠹蛾为害;以无虫株率估计相思拟木蠹蛾种群密度的模型为^x=1.420 8(-lnP0)1.476 8。相思拟木蠹蛾为害对西南桦木材品质有较大影响,应加强监测防治技术研究。     

基于水资源的坝上植被生态恢复建设

在半干旱地区水资源是植被生态建设的主要限制因子,也是农牧交错区生态恢复与重建的根本。本文根据坝上各县水资源调查资料,分析了水资源在坝上的时空分布特征、与光温资源的耦合程度;探讨了水资源的分布规律对植被生长与分布的影响。研究认为坝上应以自然恢复为主,林草植被恢复建设则应以地带性植被分布规律为依据,以水定草、定林,实现土壤水分的持续利用。     

高效氟吡甲禾灵微乳剂防除野燕麦效果研究

不同剂型的高效氟吡甲禾灵防除青海春油菜田野燕麦效果基本一致。10．8％高效氟吡甲禾灵ME375ml／hm^2,在油菜2～4叶期,野燕麦2叶1心～4叶期兑水300kg／hm^2作茎叶喷雾,防除野燕麦效果达90％以上。     

基于CROPWAT模型的非充分灌溉研究

为验证FAO的CROPWAT模型在非充分灌溉中的适用性和精确性,将民勤棉花和春小麦非充分灌溉的试验方案及当地气象资料输入模型,分析CROPWAT模型在模拟作物蒸发蒸腾量和非充分灌溉对产量影响的模拟效果。结果显示,棉花各生育期日平均蒸发蒸腾量的模拟值和实测值表现出相同的分布规律,但模拟值整体高于实测值0.15~1 mm;模拟非充分灌溉对棉花和春小麦产量的影响时,模拟值和实测值显示出一致的变化规律,将结果进行统计分析,棉花和春小麦的RMSE、EF、CRM分别为20.62%和10.35%、0.98和0.856、-0.00051和-0.0155,说明CROPWAT模型总体模拟效果较好,但模型的执行值较实测值偏高。模拟结果表明,模型在非充分灌溉的研究中有着较好的适用性,但为了使模拟结果更准确,使用前需根据当地实测资料对Kc、Ky等参数进行校正。     

基于EDEM的小区育种小麦脱粒装置作业参数仿真研究

为获得小区育种小麦脱粒装置最佳脱输性能参数,减少籽粒在装置内的滞留,提高育种试验数据的可靠性,在不考虑脱粒破碎的情况下,利用离散元软件EDEM对脱粒装置内小麦籽粒和短茎秆混合物料的运动过程进行模拟,为优化脱粒装置工作参数,进一步降低籽粒在脱粒装置内的残留率,分析研究了脱粒物料中单个抛出籽粒、抛出茎秆及滞留籽粒的速度、位移随时间的变化规律,并对脱粒装置内的物料流进行了仿真试验。仿真结果表明,当滚筒转速为1 600 r·min~(-1),喂入量为0.3 kg·s~(-1),脱粒间隙为8 mm,装置内籽粒残留率最小,并按照该最优组合作业参数对脱粒装置进行试验验证,结果表明,仿真试验和室内试验结果基本一致。因此,利用EDEM对脱粒装置的工作参数进行优化是可行的,为脱粒装置的研究和改进设计提供参考。     

甲氨基阿维菌素在韭菜上残留研究

采用高效液相色谱外标法,对甲氨基阿维菌素苯甲酸盐在韭菜上田间应用的动态残留和最终残留进行了测定。结果表明,甲氨基阿维菌素苯甲酸盐在韭菜上的半衰期为1.89d,用量500mL/667m2处理3次,最后一次施药后7d,韭菜中未检出农药(残留量低于0.1ug/kg)。     

基于数据库的图示多元检索方法的研究

为了改进生物分类检索方法,建立了基于数据库的图示多元检索表。该检索表由含有多个"分类单元-特征部位-特征"记录的数据库表构成,并配备分类特征鉴别图。检索时根据表中所列特征部位,参照特征的文字描述和图示,输入标本多个对应部位的特征,一次查询可获得检索结果。检索所用的SQL语句中,使用union all语句组合多个select查询语句,进行多个分类特征的并行检索。通过建立异翅长蠹属(鞘翅目长蠹科)分种多元检索表进行测试,检索效果良好。多元检索方法解决了传统的二叉检索遇到缺失特征而无法进行后续检索的问题。基于数据库的图示多元检索表直观易用,非常适合口岸检疫鉴定。     

铜制剂农药对生态环境影响研究

阐述了因长期施用波尔多液致使铜在果园土壤中的残留积累状况及其对果 园作物生长的影响。对几种新的铜制剂农药在果树和蔬菜上的残留进行了试验，并对其在今 后使用中铜在土壤中的积累规律及允许安全使用年限作了预测。