水分亏缺对冬小麦冠层温度影响的研究

采用不同方法模拟冬小麦缺水状况,测定冠层温度日变化过程及不同处理叶面温度变化的结果表明,水分亏缺使冠层温度升高１．５～２．０℃。长期干旱使作物生长不良,冠层温度对土壤水分亏缺敏感程度下降。     

夏玉米水分胁迫判别指标的研究

通过定点实验，研究了夏玉米不同水分胁迫条件下叶水势、冠层温度的变化特征，结果表明，土壤水分胁迫使夏玉米的叶水势降低，冠层温度升高，冠气温差增大。通过与良好供水的田块对照表明，叶水势和冠层温度可以作为作物水分胁迫的判别指标。     

冠层温度—气温差与作物水分亏缺关系的研究

试验研究了冬小麦在不同土壤水分条件下拔节～抽穗期冠层温度－气温差变化规律及其随作物生长发育期的变化状况。结果表明,作物在充分供水条件下冠层温度－气温差变化较平缓;缺水时变化较大。冠层温度－气温差随作物生长发育期的变化趋势为低水分处理高于高水分处理。冠层温度－气温差可较合理反映土壤水分变化状况和作物水分缺程度。     

冠层温度-气温差与作物水分亏缺关系的研究

试验研究了冬小麦在不同土壤水分条件下拔节～抽穗期冠层温度-气温差变化规律及其随作物生长发育期的变化状况。结果表明,作物在充分供水条件下冠层温度-气温差变化较平缓;缺水时变化较大。冠层温度-气温差随作物生长发育期的变化趋势为低水分处理高于高水分处理。冠层温度-气温差可较合理反映土壤水分变化状况和作物水分亏缺程度。     

深层坑渗灌条件下葡萄果浆成熟期冠层温度的试验研究

在深层坑渗灌为基础的大田试验条件下,研究了极端干旱气候区成龄葡萄果浆成熟期不同水分处理条件下冠层温度的变化规律。主要得到如下结论:从气象学理论的角度阐明了冠层温度与大气温度之间的关系,分析了不同水分处理下冠层温度和大气温差日变化过程的原因;建立了以能量守恒定律为基础的冠层温度模拟模型;大气温度与冠层温度的变化趋势基本一致,二者存在很好的线性关系;建立了以灌溉定额为参数的冠层温度与大气温度的拟合模型并进行了分析;确定了吐鲁番鄯善地区葡萄果浆成熟期最优灌水量为160.428 m3亩-1。     

不同水肥处理下冬小麦冠层含水率与温度关系的研究

研究了不同水肥处理下冬小麦冠层含水率与冠层温度的关系。结果表明,随灌水量增加,冬小麦冠层含水率呈逐渐增加的趋势,灌水量达一定程度后,冠层含水率反而下降,冠层温度表现出与冠层含水率相反的趋势;冠层含水率与冠层温度呈显著负相关。两品种施氮处理冠层含水率均明显高于不施氮处理。“京冬8号”各施氮处理冠层含水率随施氮量增加呈逐渐降低的趋势,冠层温度则随施氮量增加而上升;其冠层含水率与冠层温度存在显著负相关关系。“中优9507”各施氮处理不具“京冬8号”的规律性,但其冠层含水率与冠层温度也呈负相关。用冠层温度反映冠层含水率具有较高的可靠性。     

冬小麦冠层温度及其影响因素探析

采用涡度相关法测定冬小麦农田潜热通量和显热通量 ,研究农田热量平衡各分量及风速对冠层温度和冠层 大气温差的影响结果表明 ,净辐射通量是影响冠层温度高低的主要能量因子 ,二者呈极显著线性相关关系 (α =0 .0 1) ,潜热通量、显热通量和土壤热通量对冠层温度的影响与天气状况有关 ,风速变化对冠层温度的影响作用不显著 ,而与冠层 大气温差间有较好的负相关关系     

不同基因型冬小麦冠层温度与产量和水分利用效率的关系

通过研究水分利用效率和产量之间的相关性,证明冠层温度在筛选小麦品种(系)时也是一个重要的指标。利用红外测温仪,于2006-2007年在甘肃陇东旱原研究了来自中国北方和美国的40个小麦品种(系)不同生育时期冠层温度的差异及其与产量、水分利用效率的关系。结果表明,不同基因型小麦在籽粒灌浆结实期存在着冠层温度高度分异现象,其分异程度随生育期的推后明显加大,到灌浆中后期达到最大。无论拔节期、灌浆初期还是中后期,旱地冬小麦产量、水分利用效率与冠层温度均呈极显著的负相关,并且随着生育期推移,相关性增大。灌浆中期以后不同基因型小麦冠层温度保持较高的一致性,冠层温度偏低的品种具有较高的产量和水分利用效率。灌浆中后期的冠层温度在评价小麦产量和水分利用效率上具有较高的可靠性,可作为田间选择的一个指标应用。     

基于无人机热红外与数码影像的玉米冠层温度监测

快速、准确、无损地获取田间玉米冠层温度,对实现无人机辅助玉米抗旱性状的监测具有重要的意义。该文以无人机搭载热红外成像仪和RGB高清数码相机构成低空遥感数据获取系统,以不同性状的拔节期玉米为研究对象,采集试验区的无人机影像。利用含有已知三维坐标的几何控制板,进行数码影像几何校正,并利用校正后的数码影像对热红外影像进行几何配准。利用便携式手持测温仪测量辐射定标板黑白面的温度,对热红外影像进行辐射定标。利用高空间分辨率的数码影像对玉米进行分类并二值化处理,基于二值化结果提取热红外影像的玉米冠层像元,并提取试验区不同性状玉米的冠层温度。同时,利用便携式手持测温仪在地面同步测量玉米冠层温度,并与提取的冠层温度经行一致性分析,以验证评估基于热红外影像提取玉米冠层温度的效果。结果表明:提取的冠层温度值与地面实测值具有高度一致性(R2=0.723 6,RMSE=0.60℃),提取精度较高,表明基于无人机热红外影像获取玉米冠层温度的方法具有高通量的优势且精度较高。最后将试验区的植被覆盖度与提取的冠层温度进行对比分析,结果表明:玉米冠层温度与其覆盖度有显著的相关性(R2=0.534 5,P0.000 1),覆盖度越高冠层温度越低,反之则越高,说明玉米冠层覆盖度的大小影响玉米冠层温度的高低。该研究可为玉米育种材料的田间冠层温度监测提供参考。     

基于冠层温度的典型沙生植物土壤水分状况诊断

冠层温度是植物体能量平衡结果的体现,是衡量植物水分多寡和有效性的重要指标,在农业中已经被广泛的应用于植物干旱程度的评价。本研究以柠条(Caragana korshinskii)、沙柳(Salix psammophila)、油蒿(Artemisia ordosica)3种典型沙生植物为研究对象,以土壤田间持水量的A(5%~20%)、B(20%~40%)、C(40%~60%)、D(60%~100%)设置4个水分梯度,监测并分析不同土壤水分条件下植物冠层温度日变化特征及差异性,探究沙生植物冠层温度对气象因子及土壤水分的响应规律。结果表明:1)在同一监测时间,即气象条件背景相同情况下,植物所处的土壤含水率越低,其正午的植物冠层温度越高。2)在日尺度范围内,植物冠层温度的高低受到气象因子、土壤水分的共同影响;通过相关性分析结果表明,气象因子对冠层温度的影响比土壤水分较为显著。3)基于日尺度上多时间点的冠层温度数据建立的冠层温度数据对气象因子响应的敏感度系数,可以判定植物所处的土壤水分状况。土壤含水率越低其植物冠层温度对气象因子的敏感度越小。利用植物冠层温度可以实现对于植物所处的土壤水分状况的判定,为大田植被的水分管理提供1种新的、便捷有效的途径。     

喷灌对冬小麦生长环境的调节及其对水分利用效率影响的研究

研究了在不同气候条件下喷灌对近地面空气温湿度和农田蒸发能力（冠层顶部20 cm蒸发皿水面蒸发量）的影响，在干热风天气条件下微量喷水对冠层温度和农田蒸发能力的影响，以及喷灌对冬小麦产量和水分利用效率的影响。试验结果表明，如果4～5月份降水量较少、空气相对湿度较低，则喷灌会明显降低近地面空气日最高温度和日平均温度，增加日平均相对湿度特别是最低相对湿度。喷灌条件下农田蒸发能力明显低于地面灌溉。微量喷水明显降低冠层温度和降低农田蒸发能力。农田蒸发能力变化与喷水量和日最高温度成正比，与日最低相对湿度和风速成反比。喷     

无人机热红外图像计算冠层温度特征数诊断棉花水分胁迫

针对当前无人机热红外遥感诊断作物水分胁迫状况精度不高的问题,该文以4种水分处理的花铃期棉花为试验对象,利用六旋翼无人机搭载热红外传感器,连续5 d采集中午13点的棉花冠层高分辨率热红外影像,通过Canny边缘检测算法将热红外图像中的土壤背景有效剔除,应用温度直方图验证剔除效果,然后计算棉花冠层温度特征数,包括冠层温度标准差(standard deviation of canopy temperature,CTSD)和冠层温度变异系数(canopy temperature coefficient of variation,CTCV);分别研究棉花冠层温度特征数与棉花叶片气孔导度Gs、蒸腾速率Tr、水分胁迫指数(crop water stress index,CWSI)和土壤体积含水率(soil volumetric water content,SWC)的相关关系,并分析冠层温度特征数对诊断棉花水分胁迫的适用性。研究结果表明:棉花冠层温度特征数与表征棉花水分胁迫的生理指标和物理指标都具有较高的相关性,最大的决定系数R2为0.884;棉花冠层温度标准差CTSD和变异系数CTCV与Gs、Tr、CWSI、SWC的决定系数R2分别为0.884、0.625、0.673、0.550和0.853、0.583、0.620、0.520,冠层温度标准差CTSD对作物水分胁迫的敏感程度更高,可以作为诊断作物水分胁迫的新指标。该研究提出冠层温度特征数的计算方法仅需要无人机热红外影像数据,相比其他诊断作物水分胁迫状况的温度指标具有较大的应用潜力。     

基于无人机遥感影像的玉米冠层温度提取及作物水分胁迫监测

针对当前无人机热红外遥感提取冠层温度不准确、监测作物水分胁迫状况精度不高的问题,该研究以不同水分处理的拔节期夏玉米为研究对象,利用无人机获取试验区域热红外和可见光图像资料,分别采用Otsu算法、EXG-Kmeans算法和Otsu-EXG-Kmeans算法获取冠层区域图像,并对提取结果进行精度评价,而后采用最优算法求得对应作物水分胁迫指数（Crop Water Stress Index,CWSI）,通过分析CWSI同土壤含水率相关关系以及CWSI日平均变化趋势来监测玉米水分亏缺状况。结果表明：1）相比于其他方法,Otsu-EXG-Kmeans算法对冠层温度提取精度更高（用户精度为95.9%）,提取的冠层温度更接近实测温度（r=0.788）,可以准确获取图像冠层温度。2）相比于冠层温度,CWSI与土壤含水率的相关性更高（r= -0.738）,CWSI日平均变化趋势更符合实际情况,可更加精确地监测玉米缺水状况。该研究为无人机遥感精准监测作物水分胁迫状况提供参考。     

Evaluating plant and canopy resistances of field-grown wheat from concurrent diurnal observations of leaf water potential,stomatal resistance,canopy temperature,and evapotranspiration flux

Concurrent observations of leaf water potential, stomatal diffusion resistance and canopy temperature were made on two plots of wheat (Triticum aestivum L. cv. Anza) growing at Phoenix, Arizona under two different soil water conditions. These data were further complemented by weather observations and lysimeter measurements of total evaporative water loss from the plots. Transpiration fluxes for each plot were estimated by an aerodynamic-energy balance approach and compared with the lysimeter data. Plant resistances were computed from the transpiration flux results and the leaf water potential measurements using van den Honert's equation, while canopy resistances were also computed from the transpiration flux using Monteith's equation. The calculated plant resistance decreased by a factor of almost two from morning to mid-afternoon whereas the ratio of canopy and stomatal resistances was constant during most of the day.     

基于多光谱和气象参数的菜心水分胁迫指数反演

作物水分胁迫指数（Crop Water Stress Index，CWSI）的监测对掌握作物的水分状况、指导灌溉具有重要意义。该研究以菜心为试验对象，测量了不同土壤水分条件下的冠层温度，采集了空气温度、相对湿度、风速、光合有效辐射和4个波段（450、650、808、940 nm）的光谱反射图像，并计算了归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）、差值植被指数（Difference Vegetation Index，DVI）、再归一化差值植被指数（Re-Difference Vegetation Index，RDVI）和转换型土壤调整指数（Optimized Soil-Adjusted Vegetation Index，OSAVI）等，通过支持向量回归（Support Vector Regression，SVR）分别构建了CWSI上基线、CWSI下基线和冠层温度的反演模型。结果表明，菜心在450和650 nm的冠层光谱反射率在0～0.1之间，在808和940 nm的反射率较高，在0.4～0.6之间，当菜心由营养生长阶段进入生殖生长阶段，808和940 nm的反射率有所上升。植被指数能反映菜心的生长状态和植被覆盖度，随着冠层温度的升高，NDVI、DVI、RDVI上升，OSAVI下降；而同一个水分处理组在不同生长期的植被指数有明显的差异，生殖生长期的植被指数变化范围小于营养生长期。结果表明，使用空气温度、相对湿度、风速、光合有效辐射反演CWSI上、下基线具有可行性，决定系数均大于0.75；使用植被指数反演菜心在两个生长期的冠层温度具有较好精度，决定系数均大于0.7。基于反演值计算的CWSI与基于测量值计算的CWSI有较好的相关性，决定系数为0.70；CWSI与气孔导度是负相关的关系，决定系数为0.53。该研究应用气象参数反演CWSI上基线和CWSI下基线，利用植被指数反演冠层温度，基于SVR的模型反演值达到了一定的拟合效果，为实现菜心水分胁迫指数的光谱监测提供支持。     

基于三温模型和热红外遥感的不同大豆品种蒸腾特征研究

蒸腾耗水是水循环中重要的水分存在形式之一,是准确量化水分利用效率的关键参数,对研究碳水循环关系及节水农业有重要意义。本研究以大豆品种‘晋21’(J21)和‘Union’(C08)为研究对象,设置两种水分处理[当地经验灌水定额的75%(A0)和37.5%(A1)],基于三温模型(3TModel)和热红外遥感,定量研究不同品种和不同水分胁迫下的大豆蒸腾速率,揭示其时空特征差异,从而为抗旱节水大豆品种筛选提供参考。研究结果表明:1)不同处理下大豆的蒸腾速率日变化趋势与气温、太阳净辐射和冠层温度的基本一致,呈先增加后减小的单峰曲线,且于午间达到峰值,峰值为1.2～2.5mm·h~(-1);各处理的大豆冠层温度和蒸腾速率均呈现出明显的空间异质性。2)J21与C08大豆的冠层温度A0处理分别低于A1处理6.55K和5.91K,蒸腾速率A0处理高于A1处理0.28 mm·h~(-1)和0.29 mm·h~(-1);大豆蒸腾速率与灌水量呈正相关、与冠层温度呈负相关。3)在相同水分胁迫下,大豆冠层温度J21低于C08 1.83～2.47 K,蒸腾速率J21高于C08 0.13～0.14 mm·h~(-1)。本研究与传统方法相比,所需要的参数较少,避开了空气动力学阻抗等难获取的参数,对农田尺度更具有适宜性,更能揭示不同农田环境下作物的蒸腾时空异质性,在农业水分高效利用和节水品种筛选上有十分重要的科学意义。