基于冠层平行平面光谱特征的冬小麦籽粒蛋白质含量预测

通过2个小麦品种,4个氮素水平的大田小区试验,及光谱仪传感器在冬小麦群体侧面水平测定不同叶层反射光谱,分析不同叶层光谱特征参量与冠层氮素分布、籽粒蛋白质含量的定量关系,建立籽粒蛋白质含量预测的分层光谱模型。结果表明,2个小麦品种冠层内氮素分布特点不同,普通蛋白质含量小麦京冬8号上、下叶层对不同氮素处理反     

土壤水分对冬小麦生长后期光能利用及水分利用效率的影响

通过控制不同土壤水分条件形成不同的小麦（Triticum aestivum L.）群体结构,测定了抽穗到成熟期间小麦冠层光合有效辐射（PAR）截获及垂直分布、干物质积累和产量。研究表明,不同处理小麦冠层对PAR的截获量差异较小（小于15.7%）,但冠层上部（60~80 cm）的PAR截获量和生长后期PAR转化效率差异明显（100.7%和63.7%）,与产量和光能利用效率变化一致,可见土壤水分是通过改变小麦群体内PAR垂直分布及PAR转化效率对作物产量和光能利用效率产生影响。抽穗到成熟期间维持小麦冠层上部PAR截获率在50%左右是实现高产的重要保证。随着土壤水分改善,冬小麦光能利用率和产量持续增加,但水分利用效率却先于二者提前降低,说明改善水分利用效率是提高华北地区农业气候资源利用效率的关键。在底墒充足的条件下,分别在拔节和挑旗期灌水60 mm可获得较高的光能和水分利用效率及经济产量     

小麦冠层结构与光分布研究

１９８７～１９８９年分别在江苏沐阳和南京卫岗进行了小麦冠层结构与光分布及产量形成关系的研究。结果表明，小麦叶面积指数、最大叶面积密度出现的高度及叶倾角影响光在冠层内的分布，消光系数的垂直分布可反映叶面积和光的空间分布状况。低产群体的最高叶面积指数小于４．０，最大叶面积密度出现部位较低，消光系数分布均匀，但漏光严重，光能利用率低；过旺群体最大叶面积指数过大，最大叶面积密度出现部位较高，消光系数呈上大、中小分布，光在冠层上部递减迅速，中下部光环境差，叶片早衰，净同化率低；高产群体叶面积及其垂直分布合理，孕穗期最大叶面积密度出现在相对高度０．６０～０．６５处，冠层中下部消光系数较大，上部较小，利于光向冠层深处透射，冠层５０ｃｍ处透光率４０％～６０％，地面透光率２．５％～３．０％，净同化率较高，产量最高。     

小麦冠层结构与分光分布研究

１９８７￣１９８９年分别在江苏沐阳和南京卫岗进行了小麦冠层结构与光分布及产量形成关系的研究。结果表明，小麦叶面积指数、最大叶面积密度出现的高度及叶倾角影响光在冠层内的分布，消光系数的垂直分布可反映叶面积和光的空间分布状况。低产群体的最高叶面积指数小于４．０，最大叶面积密度出现部低较低，消光系数分布均匀，但漏光严重，光能利用率低；过旺群体最大叶面积指数过大，最大叶面积密度出现部位较高，消光系数呈上大     

用随机化分枝抽样法估测猴耳环人工林的冠层生物量

为了引入更简便的估测猴耳环人工林冠层生物量的,针对广东省惠州市惠阳区一片猴耳环人工林冠层生物量估测,本研究首次引进、介绍了一种高效而非破坏性的无偏估计取样策略——随机化分枝抽样法(randomized branch sampling, RBS),提出并测试了"辅助变量功能系数(以Z表示)"便于计算RBS的选择概率。结果表明,以枝条基径作为冠层生物量RBS估测的辅助变量是合适的,其功能系数取Z=2 (即基径的平方)时估测效果最佳,树木个体的三级分枝数量越多RBS的估测方差越大,两者呈显著正相关关系(r=0.639 3,p=0.000 6),这就导致年龄较大及枝下高较长、易萌发三级枝条的树木个体冠层生物量估测值产生较大的方差。全路径的估测值与实测值仍存在<3.5%的相对标准误差;4～6条取样路径数的估测值相对标准误差为4.56%～5.45%,能减少约2/3的工作量,可作为猴耳环冠层生物量RBS取样的路径选择范围。RBS确是一种高效的林木生物量取样策略,希望业内对此法产生兴趣并加以应用和验证,以期日后为行业提供一定的参考依据。     

冬小麦群体CO2同化速率与日净光合生产力

根据农田冬小麦群体ＣＯ２同化速率系统的试验观测资料分析了：（１）冬小麦群体光合速率与冠层入射光合有效辐射ＰＡＲ的关系，以及各生育期的光饱和现象；（２）冬小麦群体光合速率与最大光合生产率的生育期的动态变化。提出大田作物自身的同化作用引起冠层内ＣＯ２浓度降低，会成为群体光合生产力的限制因素。     

基于多视角反射光谱的冬小麦冠层叶片氮素营养监测研究

通过2个蛋白质含量不同的冬小麦品种和4个氮素水平的试验,研究传感器在垂直冬小麦垄平面上,冠层不同观测角度的反射光谱与叶片氮素营养的关系,改进小麦冠层氮素光谱诊断的理论与方法。结果表明,在本试验选择的7种植被指数光谱特征参量中,2个小麦品种均表现为比值植被指数（RVI[670,890]）与冠层叶片氮素含量（CLNC）相关性最高;不同视角的RVI与冠层叶片氮素含量关系中,0°、30°和90°的相关性最高;利用0°、30°和90°的RVI与CLNC进行模型拟合,其模型的决定系数是0°﹥30°﹥90°;在建立的0°模型中,京411小麦模型RMSE为0.2915,预测准确率为90.2%,中优9507模型RMSE为0.3827,预测准确率为87.2%。本研究证明改变反射光谱观测角度,能够提高冠层叶片氮素含量的光谱预测精度,不同小麦品种其光谱特征与冠层叶片氮素含量关系不同,在应用中要根据不同的小麦品种建立相应的模型。     

枣麦间作巷道内间作物冬小麦灌浆期冠层光特性

为了探明枣麦间作系统中冬小麦灌浆期的冠层光合有效辐射及冬小麦产量的时空分布特征,以‘灰枣’与‘新冬20号’冬小麦间作的系统为研究对象,采用双因素裂区试验设计,研究了在4 种株行距模式下间作的冬小麦灌浆期时的冠层光特性及其产量的时空分布特征。结果显示,随着距枣树的距离增加,冬小麦灌浆期的冠层光合有效辐射及其产量不断增加,且西侧增加幅度大于东侧,整体呈现出“中间高,两侧低”、“西侧高,东侧低”的趋势;单位面积内,不同株行距的间作系统中冬小麦的有效穗数、穗粒数、千粒重及产量差异显著;相对于单作,3 m×4 m的间作系统中遮阴率及减产率最低。研究发现,株行距是影响冬小麦冠层光合有效辐射截获量的主要因素,光合有效辐射截获量直接决定了冬小麦单位面积上的有效穗数、穗粒数及千粒重,进而决定了冬小麦的产量。实际生产中,可采用3 m×4 m的模式间作生产,并适当增加东部枣树株距,即可有效改善间作系统内光照条件,提高冬小麦的产量。     

施氮量对不同株型小麦品种叶型垂直分布特征的影响

在大田生产条件下,以紧凑型高秆品种宁麦9号和矮秆品种矮抗58、中间型品种扬麦12、松散型品种淮麦17为材料,测定并分析了3个施氮水平下不同生育时期的小麦冠层叶型特征,以及开花期小麦叶长和叶宽、单叶面积、茎叶夹角、分层叶面积指数和群体透光率的垂直分布特征。结果表明,小麦叶型特征存在显著的基因型差异,而施氮量的调控作用因叶型性状和生育时期不同而各异。叶片定形后,从植株基部向上,4个小麦品种不同叶位叶片单叶面积呈“升－降－升－降”的变化趋势,而茎叶夹角呈递减趋势。其最大分层叶面积指数所在的相对冠层高度为0.60。从冠层基部向上,群体透光率逐渐增加,符合二次多项式曲线。施氮提高了单叶面积,其中扬麦12和淮麦17的增加幅度较大。施氮提高了各叶位茎叶夹角,且对宁麦9号、淮麦17和扬麦12冠层下部茎叶夹角的调控作用大于冠层上部,而对矮抗58正好相反。施氮提高了各株型小麦品种的分层叶面积指数,降低了群体透光率,但过量施氮条件下,宁麦9号和矮抗58透光率的下降幅度小于扬麦12和淮麦17。各株型小麦品种群体透光率随累积叶面积指数的增加而递减。籽粒产量为N150 (150 kg hm^-2) > N225 (225 kg hm^-2) > N75 (75 kg hm^-2)。施氮显著提高了小麦品种穗数和收获指数,但对千粒重的影响不显著。穗粒数以高氮处理最高,低氮处理其次。籽粒产量、千粒重、穗数、穗粒数和收获指数在4个株型品种间差异显著,籽粒产量为矮抗58 > 宁麦9号 > 扬麦12 > 淮麦17,穗数和穗粒数是造成籽粒产量差异的主要原因。     

那氏778诱导剂浸种对冬小麦14C同化物生产及运转分配的影响

采用14C示踪技术研究了那氏778诱导剂浸种对冬小麦14C同化物的生产及运转分配的影响，结果表明，那氏778诱导剂浸种可显著提高冬小麦苗期、拔节期和灌浆期各器官及整株的相对光合速率和同化量，生育前期主要以提高小麦展开叶片和小麦冠层上部的光合速率和同化量为主，生育后期其冠层下部同化量的提高更为明显；那氏778诱导剂浸种提高了冬小麦各营养器官向穗部和根系输入的比例，有利于促进小麦的生长发育，为小麦的高产奠定了基础。     

Using Digital Image Analysis to Describe Canopies of Winter Oilseed Rape (Brassica napus L.) during Vegetative Developmental Stages

In our experiment digital image processing is used to predict characteristics in a winter oilseed rape canopy. A large series of images was taken in 2002–2003 in close intervals from a measuring area of 1 m². These images were automatically evaluated by a self‐written computer program analysing the red/green/blue colour channels of each pixel. The number of determined green pixels was then related to the total pixel count of the image. Image evaluation helped to determine canopy structure by digital image analysis subjected to several applications, i.e. soil coverage, leaf area index (LAI), dynamics of plant number during vegetative developmental stages including entire winter season. Furthermore, number of plants per m² and position of each plant were determined by image analysis. Results show that all parameters are dynamic during the vegetative developmental stages (germination–beginning of flowering) mainly depending on temperature. During the vegetative developmental stages number of plants varied. Emergence lasted 30 days resulting in large differences in growth and development of individual plants. During winter number of plants decreased due to longer phases of frost. Plant growth indicated by dynamics of LAI alternated with phases of cessation due to low temperatures above zero or frost. Reductions in soil coverage and LAI clearly started at daily mean temperatures below 5 °C. After the analysis, differences in LAI as well as changes in number of plants during the early phase crop development can serve (i) as input parameters to growth models, (ii) to improve canopy reflectance measurements by separating spectral signatures of soil and canopy and (iii) to determine and explain heterogeneities within the canopy.     

综合NDVI时序特征的冬小麦混合像元分解及面积估算

基于MODIS数据进行面积提取易受混合像元影响，为了降低因混合像元导致的错分和漏分误差，该文提出一种线性的混合像元分解模型，建立MODIS混合像元中冬小麦占比与MODIS/NDVI时间序列影像波峰波谷差值之间的定量关系。基于2017年保定市MODIS数据和GF数据进行了模型构建，基于2014年数据进行了模型验证，结果显示纯度指数（PPI）精确度均值为0.485，基于混合像元分解模型得到的2014年保定市冬小麦面积推算值为40.05万hm2，基于GF数据得的2014年保定市冬小麦面积“真值”为37.39万hm2，绝对误差为2.66万hm2，相对误差率为7.11%。利用河北省冬小麦广泛种植的8个地市对模型的适用性进行评价，结果表明不同地市的冬小麦面积推算值和冬小麦面积“真值”间平均误差率为3.69%。基于该模型的冬小麦面积推算值误差相对较低，数据可靠性较高，且受地域影响较小，具有较为普遍适用性。     

GF-1和MODIS影像冬小麦长势监测指标NDVI的对比

作物长势是农情遥感监测的重要内容之一。长期以来, 作物长势遥感监测主要基于卫星影像反演的相关植被参数, 如归一化植被指数(NDVI, normalized difference vegetation index)、叶面积指数(LAI, leaf area index)等。本文通过对比研究16 m分辨率GF-1卫星影像及250 m分辨率MODIS影像的NDVI与冬小麦综合茎数、株高、叶绿素浓度之间的关系, 尝试建立遥感监测作物长势指标与地面实测作物长势指标的定量关系。研究发现GF-1 的NDVI与冬小麦综合茎数的相关性最高(R ²=0.8961), 而与其他指标相关性较弱; MODIS的 NDVI指数与冬小麦综合茎数相关性较低(R ²=0.4432), 对作物长势的遥感监测精度较低。统计MODIS冬小麦像元内GF-1像元的NDVI平均值, 并与MODIS的NDVI对比, 发现两者之间的相关性较低(R ²=0.3944); 在消除MODIS与GF-1影像传感器光谱响应函数差异及NDVI尺度效应后, MODIS影像的冬小麦作物长势遥感监测精度得到一定提高(R ²=0.4633)。对MODIS像元内GF-1 NDVI标准差排序发现, MODIS像元内冬小麦长势一致性越高, MODIS的长势遥感监测精度越高。GF-1和MODIS影像NDVI长势监测主要代表地面冬小麦综合茎数, 且卫星影像分辨率越高, NDVI值越能反映实际的作物长势。MODIS像元内冬小麦长势一致性越高, 基于NDVI的MODIS与GF-1数据冬小麦长势监测结果越一致。从区域长势监测角度来看, 尽管MODIS与GF-1数据的监测结果趋势较为一致, 并且通过光谱、尺度归一化能够进一步提高监测结果的一致性, 但MODIS NDVI长势监测总体精度较低, 为满足作物长势精细化监测的业务需要, 应逐步使用高分辨率的遥感数据替代中低分辨率遥感数据进行作物长势遥感监测, 并将其作为长势监测业务化运行的研究重点。     

铁茬高产夏玉米品种产量和植株性状间关系分析

为选择铁茬条件下夏玉米的适播品种，试验采用单因素随机区组方法对20个玉米品种（品系）在小麦收获后铁茬播种条件下的产量、生物产量、经济系数和穗部性状等进行了研究。结果表明，燕202、浚单22、雅玉12、郑单958和矮225在中等肥力土壤下可以达到9000kg/hm2高产水平，穗数>60000穗/hm2、穗粒数420~515粒/穗、公顷粒数>2778万粒、千粒重>280g、生物产量>16300kg/hm2、经济系数>0.54、出米率88±1.34%。大穗型品种、特别是平展大穗型品种无高产优势。相关分析表明，产量与经济系数、收获穗数、公顷粒数、生物产量成极显著正相关。中小穗型品种穗粗、穗行数与产量显著正相关对产量影响较大；大穗型品种产量与穗粗为负相关，且产量与穗长、行粒数和出米率关系最为密切。     

用MODIS数据监测冬小麦冠层反照率变化信息的方法研究

采用冬小麦主要生育期内冠层反照率的地面观测数据和MODIS反照率产品数据,分析了在冬小麦生长期时间序列上MODIS遥感图像端元反照率与地面观测不同空间尺度反照率的变化规律。提出了基于高空间分辨率图像分类的先验知识提取MODIS端元反照率的方法。研究结果表明,MODIS端元反照率与地面观测反照率随冬小麦生育期的变化趋势相同,两种观测尺度反照率的观测值差别小于4%,研究方法为MODIS反照率产品在大面积农田研究中的应用提供了参考。     

滴灌带布置模式对冬小麦干物质积累、分配和运转的影响

为了研究滴灌带布置模式对冬小麦籽粒灌浆,干物质积累、分配和运转的影响,以‘青麦7号’为材料,采用4种滴管带布置模式（T3：一管三行、T4：一管四行、T5：一管五行、T6：一管六行,对照CK为无灌水处理）分别对冬小麦进行大田栽培处理,对冬小麦籽粒灌浆、干物质积累和运转等指标的测定和分析。结果表明,与CK相比,滴灌冬小麦收获期籽粒干重以及灌浆后期灌浆速率显著提高;成熟期干物质在籽粒中的分配率显著提高;花后干物质对籽粒的贡献率显著提高。不同滴灌带配置模式对冬小麦籽粒灌浆,干物质积累及运转的影响不同。T5处理在灌浆末期保持较高的灌浆速率和籽粒干重。地上部总干物重呈现近似“S”型生长曲线,成熟期干物质在籽粒的分配率表现为T4>T5>T6>T3>CK,且差异显著。花后转移干物质对籽粒的贡献率表现为T5>T4>T6>T3>CK,其中T5处理为58.86%,显著高于其他处理。说明T5处理最利于冬小麦籽粒灌浆,显著提高花后光合器官同化物的积累,获得较高的籽粒产量。     

不同矮秆基因对冬小麦农艺性状的影响

利用以冬麦品种ＭａｒｉｓＨｕｎｔｓｍａｎ为背景的含有不同矮杆基因Ｒｈｔ１,Ｒｈｔ２和Ｒｈｔ３及其不同结合形式的６个近等基因系,研究了不同矮秆基因对小麦农艺性状的作用,结果表明,Ｒｈｔ１半矮秆基因显著提高了单株穗数,粒数和粒重,地下部生物产量,经济系数和倒二叶面积,Ｒｈｔ２半矮秆基因显著提高了单株（或单穗）粒数和粒重,经济系数和倒二叶面积,显著降低了千粒重,Ｒｈｔ３矮秆基因对单株粒数,地上部生物产量