基于高光谱的中国干旱区棉花遥感估产（英）

该文测定了棉花盛蕾期至吐絮后期各时期冠层的高光谱反射率以及产量,并对棉花产量与冠层光谱植被指数进行相关分析。结果表明：棉花各生育期可见光波段、近红外波段及短波红外波段光谱反射率与产量间分别呈显著负相关、显著正相关与显著负相关。根据棉花冠层光谱波形特征,利用植被红边波段560 nm反射峰、670 nm吸收谷、近红外波段890 nm反射峰、980和1?210 nm两个弱水汽吸收谷、短波红外1?650和2 200 nm反射峰,设计归一化差值光谱指数,并与棉花产量进行相关分析,上述波段组合定义的归一化差值光谱指数与产量在各生育期均达显著或极显著相关。VARI_700抗大气植被指数在各生育期均达极显著相关。     

长期定位施肥条件下作物光谱特征及养分吸收量预测

为了明确不同施肥条件下典型生育期冬小麦和夏玉米冠层光谱特征差异,该研究以长期定位施肥试验为研究对象,在确定典型生育期作物冠层光谱反射率与收获期作物地上部分主要养分吸收量相关性的基础上,建立收获期作物主要养分吸收量预测模型。结果表明,可见光波段相似生育期夏玉米冠层光谱反射率与冬小麦相近,但在近红外区域平均高于冬小麦8.42%。生育中期2种作物秸秆、籽粒及地上部分氮(N)、磷(P)、钾(K)吸收量与冠层光谱反射率在可见光波段普遍呈极显著负相关关系,在近红外波段呈极显著正相关关系。全生育期夏玉米冠层光谱反射率与作物吸氮量的相关系数在可见光波段基本持平,但在近红外波段平均高于冬小麦0.4152。全生育期夏玉米冠层反射率与地上部分吸磷量的相关系数在可见光波段和近红外区域较冬小麦平均分别低0.3621和0.2072。全生育期夏玉米冠层光谱反射率与地上部分吸钾量相关系数在可见光波段平均低于冬小麦0.1270,在近红外波段高于冬小麦0.0341。除夏玉米吸磷量外,基于冬小麦和夏玉米典型生育期冠层光谱反射率建立的模型均可准确预测收获期作物主要养分吸收量,且对冬小麦养分吸收量的预测精度略高于夏玉米,该结论可以为黄淮海地区冬小麦和夏玉米的长势监测和肥料管理提供科学依据。     

不同生育期冬小麦光谱特征对叶绿素和氮素的响应研究

研究测定了不同施氮水平条件下冬小麦冠层在七个典型生育期叶片叶绿素、地上部分全氮含量以及冠层光谱,分析了单波段反射率、可见光和近红外波段组合而成的归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)与相应时期叶片叶绿素和地上部分全氮含量的相关性。结果表明,施氮量增加,两个农学参量、冠层近红外波段反射率都随之增加,但当施氮量增加到300kg hm-(2一次性施入)时,上述各项指标均降低;整个生长期中孕穗期在近红外区域反射率最高,与可见光波段反射率相差最大;除分蘖期外,其它时期单波段510nm～1100nm反射率、NDVI、RVI与叶绿素和全氮含量显著相关,植被指数的相关性较单波段高,且从分蘖期到乳熟期,相关性逐渐增强;整体来讲,可见光中560nm、660nm和近红外760nm、1100nm和1200nm组合的NDVI在各生育期与两个农学指标的相关性较好,选择NDVI(560,760)可以准确拟合叶片叶绿素和地上部分全氮含量。     

水稻冠层光谱反射特征及其与叶面积指数关系研究

在水稻试验小区,通过人为控制的方法造成施N水平的差异,对水稻整个生长期内冠层光谱进行了比较系统、密集的测定,并测定了水稻几个重要生育期的叶面积指数。结果表明:随着施N水平的提高,水稻冠层光谱在各生育期呈现出一定的规律性,在近红外部分(760 ~ 1220 nm),冠层光谱反射率随着施N水平的提高而升高,而在可见光部分(460 ~ 710 nm),水稻冠层的光谱反射率反而逐渐降低。冠层光谱经差异显著性检验发现:水稻灌浆期以前,对施N水平最为敏感的波段是绿光(560 ~ 610 nm)和近红外(710 ~ 760 nm)部分;转换为归一化植被指数(NDVI)以后,差异最显著的是 (R760 - R560) / (R760 R560)。对叶面积指数与冠层光谱反射率的相关分析结果表明:在水稻抽穗期以前,叶面积与冠层光谱反射率相关性较差;而抽穗期以后,二者有较好的相关性。     

不同品种夏玉米光谱特征差异及其与农学参量相关性研究

研究测定了不同品种夏玉米在六个典型生育期地上部分全氮、叶绿素含量、干生物量、叶面积指数(LAI)以及冠层光谱反射率,利用不同方法比较了不同品种玉米光谱特征的差异,系统分析了单波段反射率、可见光和近红外波段组合而成的8种常见植被指数与相应时期不同农学参量的相关性。结果表明:不同品种夏玉整个生育期不同品种冠层在可见光范围内反射率差异一直没有达到显著水平,苗期和拔节期在近红外区域反射率也无显著差异,从孕穗期到乳熟期在近红外区域反射率差异增大,普遍呈显著性差异。采用F检验法可以准确地反映不同品种在不同波段反射率的差异。常见光谱植被指数从拔节期到孕穗期绝大部分都可以准确反映不同品种夏玉米的农学参量,以GRVI最佳,它不仅可以区分不同品种夏玉米在中后期的长势,又可以准确拟合这段时期作物的农学参量。     

基于夏玉米光谱特征的叶绿素和氮素水平及氮肥吸收利用研究

本文首先分析不同施 N 水平条件下夏玉米冠层在6个典型生育期的光谱特征曲线,然后计算了可见光和近红外波段光谱反射率组成的归一化植被指数(NDvI)及相应时期叶片叶绿素含量和地上部分全N含量2个重要指标以及孕穗期冠层NDVI和几个N肥吸收利用效率的相关性.结果表明,孕穗期冠层光谱反射率在近红外区域反射率最大,且其可见光和近红外区域反射率差异最大:从苗期到孕穗期,NDVI和叶绿素、全N含量的相关性逐渐增强,到抽雄期减弱,灌浆期又有所增强;整体来讲绿色归一化植被指数 GNDNI(560,760)在各生育期与不同农学参量的相关性比其他波段组合的指数好,其次为NDVI(660,760)波段组合.随着施N量的增加,N肥利用效率、收获指数和N肥收获指数、N素农艺效率以及N肥回收效率均逐渐降低,对各N肥吸收利用指数的预测以NDVI(660,760)、NDVI(660,1100)和GNDVI(560,760)较理想.     

不同施肥长期定位试验地夏玉米冠层光谱特征研究

以黄淮海地区典型冬小麦-夏玉米轮作区的长期定位施肥试验为研究对象,筛选对氮、磷、钾三种营养元素及产量最敏感的波段和生育期,为监测不同时期作物营养胁迫情况和估产提供依据。系统分析了氮、磷、钾单一养分缺乏和两种或两种以上营养元素同时缺乏时典型生育期夏玉米冠层反射光谱特征、收获后秸秆和子粒氮、磷、钾及产量的变化规律。结果表明,缺素使冠层光谱反射率在可见光波段增加,在近红外波段降低。作物秸秆、子粒含氮量和含钾量及产量与可见光波段反射率呈负相关,与近红外区域7601~300 nm反射率呈正相关;秸秆含磷量与各反射率的相关性不明显,子粒含磷量与冠层光谱之间无明显规律。整体上,560和810 nm分别为收获期作物含氮量在可见光和近红外两个区域的敏感波段,开花期为夏玉米氮素诊断的敏感时期;夏玉米钾素在可见光和近红外区域的敏感波段分别为680和810 nm,拔节期为诊断钾素的敏感时期。整个生育期各单波段反射率与产量均呈极显著相关关系,拔节期关系最密切。说明在明确主导养分限制的前提下,利用作物冠层光谱来监测氮素和钾素的丰缺以及准确估产是可行的。     

水稻成熟过程中高光谱与叶绿素、类胡萝卜素的变化规律研究

通过大田和室内试验，测定了2个品种、3个供氮水平处理的水稻冠层、主茎剑叶、完全展开倒三叶和穗在成熟过程中的不同时期的高光谱反射率及对应叶片和穗的叶绿素、类胡萝卜素含量。结果表明：不同供氮水平的水稻冠层和叶片光谱差异明显，其叶片的叶绿素、类胡萝卜素含量随供氮水平的提高而增大；冠层光谱反射率随发育期推移在可见光范围内逐渐增大，在近红外区域逐渐降低；穗光谱的红边位置象冠层、叶片光谱一样也存在“蓝移”现象；叶片叶绿素、类胡萝卜素含量和高光谱植被指数VI1(R₉₉₀/R_{553相似文献}   

冬小麦条锈病的光谱特征及遥感监测

该文通过人工田间诱发不同等级条锈病，在不同生育期内对不同发病等级(不同病情指数)的冬小麦条锈病冠层光谱进行测定，并同步进行条锈病病情指数的调查。定性和定量地分析了病害区与对照区处理的冬小麦冠层光谱在绿光区、黄光区和近红外区反射特征差异及叶绿素含量变化；并将病情指数及光谱数据进行相关分析，研究表明：630～687nm、740～890 nm及976～1350 nm为遥感监测条锈病的敏感波段；绿光区、近红外平台处及黄光区的冠层光谱反射率分别随病情的加重呈明显的上升、下降与上升趋势；条锈病的红边发生蓝移；叶绿素含     

龟裂碱土对植被冠层光谱特征及长势预测的影响

为了通过统一土壤背景来量化龟裂碱土对其上覆植被冠层光谱的影响,通过野外原位测定,系统分析了龟裂碱土上覆植被在自然和覆盖条件下5个典型生育期冠层光谱特征、光谱反射率与叶片叶绿素值和叶面积指数（leaf area index,LAI）之间的关系,进而建立了不同条件下2个生理指标的预测模型。结果表明：覆盖条件下向日葵三对叶期冠层光谱反射率较自然条件下在400～520和1 027～1 130 nm平均降低了0.10,在521～1 026 nm平均降低了0.18;其他生育期覆盖条件下冠层光谱反射率较自然条件下在可见光波段下降,在近红外区域增加（其中七对叶期在720～1 050 nm平均增幅为11.29%）。自然条件下三对叶期冠层光谱反射率与叶绿素值和LAI平均相关系数分别为0.68和0.47,开花期、乳熟期光谱反射率与叶绿素值和LAI与三对叶期相关性相似;其他2个生育期冠层光谱反射率自然条件下在可见光波段与2个生理指标平均相关系数分别为-0.27和-0.52,在近红外区域分别为0.53和0.69,覆盖条件下相关系数明显高于自然条件。三对叶期建立的叶片叶绿素值和LAI预测方程决定系数最小,现蕾期最大。除三对叶期外,其他时期对2个生理指标的预测模型的拟合度都较高（RSPAD为0.61～0.88,RLAI为0.72～0.92）,预测能力也较强;引入土壤pH值可以增强模型的稳定性和预测能力。研究结果可为该地区龟裂碱土上覆植被长势估测提供理论依据。     

水氮耦合对水稻田间氨挥发规律的影响

在防雨棚池栽试验中应用通气法研究了水氮耦合对稻田土壤氨挥发速率的动态变化及损失量。结果表明,稻田施用氮肥后有明显NH3挥发损失,整个生育期累计氨挥发量为31.67～69.70kg·hm^-2,占施氮量的17.95%～28.64%;不同生育时期氨挥发量的大小依次为返青期〉拔节孕穗期〉分蘖期〉抽穗开花期〉乳熟期,挥发高峰出现在施氮肥后的1～3d内;随着施氮水平增加,田间氨挥发量显著增加。与此同时,稻田水分状况对NH3挥发损失具有重要影响,与常规灌溉模式相比,控制灌溉条件下氨挥发总量和氨挥发损失率均较小,且不同施氮水平间差异显著。就氨挥发损失率而言,在试验条件下水氮耦合效应显著,以控制灌溉模式下施氮量为180kg·hm^-2时的氨挥发损失率最低,为17.59%。     

基于多时相和多角度光谱信息的作物株型遥感识别初探

作物群体具有一定的冠层几何结构(株型)，对于不同株型的品种，在相同的叶面积指数时冠层反射光谱往往不同，使得利用冠层反射光谱来反演叶面积指数等生物物理和生物化学参数时存在不同株型产生的误差，该文定量研究了不同叶面积指数条件下，作物株型对冠层反射光谱的影响，并提出运用波长800 nm处起身期的冠层反射光谱与该波长处拔节期和起身期冠层反射光谱的比值，可以初步实现高密度披散型品种、低密度披散型品种、高密度中间型品种、低密度中间型品种、高密度直立型品种和低密度直立型品种的遥感识别，结合一定条件下选取的15°、30°和45°观测天顶角下，与可见光和近红外波段(波长)处的二向反射冠层反射光谱数值大小进行结合，可以初步实现作物株型的遥感识别。     

减氮和施生物炭对华北夏玉米-冬小麦田土壤CO2和N2O 排放的影响

2013年6月-2014年6月,在河南省新乡夏玉米-冬小麦试验田设置四种处理即农民常规施肥（F处理,250kg·hm^-2）、减氮20%（LF处理,200kg·hm^-2）、减氮20%+黑炭（LFC）,以不施肥处理为对照（CK）,采用静态箱-气相色谱法,对夏玉米-冬小麦生长季土壤CO_²和N_²O排放通量动态进行测定。结果表明：（1）夏玉米-冬小麦田的土壤CO₂排放通量为21.8～1022.7mg·m^-2·h^-1,土壤CO_²排放通量主要受土壤温度和水分的影响,在夏玉米季受土壤水分的影响更为显著,而在冬小麦季则为5cm土层处的温度对其影响更为突出。减施氮肥20%处理和减氮加生物黑炭共同作用使土壤CO_²累积排放量显著降低,小麦生长季的减排作用尤为显著。（2）施肥和灌溉是影响土壤N_²O排放的最主要因素,施肥期间N2O排放量分别占夏玉米季和冬小麦季累积排放量的73.9%～74.5%和40.5%～43.6%;施肥量主要影响排放峰的强度,灌溉主要影响排放峰出现时间的早晚且会影响不同措施的减排效果。在每季作物250kg·hm^-2施氮水平下减施氮肥20%使夏玉米季和冬小麦季的N₂O累积排放量分别降低15.7%～16.8%和18.1%～18.5%,是高产集约化农田减排N₂O的有效措施。在适宜施氮水平（200kg·hm^-2）下施用生物黑炭,短期内对土壤N₂O排放无显著影响。（3）夏玉米-冬小麦田农民常规施肥水平的N₂O排放系数为0.60%,减氮施肥的N₂O排放系数为0.56%。在华北平原高产集约化农田适当减氮施肥不仅能降低农田土壤温室气体排放,且对作物产量无影响,是适宜的温室气体减排措施。     

膜下滴灌水氮耦合对棉花干物质积累和氮素吸收及水氮利用效率的影响

在膜下滴灌条件下,设3个氮素水平和2个水分水平,研究了水氮耦合对棉花干物质积累、氮素吸收及产量、水氮利用效率的影响。结果表明,增加水分或氮素供应,花铃期根冠生物量和氮素吸收增加; 增加灌水量,吐絮期地上部干物质和氮素积累量增加,根干物质积累量在低氮或高氮下增加,中氮降低; 产量和氮素利用效率增加,水分利用效率下降。水分胁迫条件下,增加氮素的供应吐絮期地上部干物质、氮素积累量、产量差异不大,根干物质积累量以N276处理最高,氮素利用率下降,水分利用率增加。水分充分条件下,增加氮素的供应吐絮期根干物质下降,地上部干物质、氮素积累、产量和水氮利用效率以N276处理最高。水分不足或高氮限制了干物质在花铃期至吐絮期的积累、导致棉花提早衰退,引起产量下降。     

水氮配施对绿洲温室黄瓜氮素代谢及产量品质的影响

为明确绿洲温室黄瓜的水氮适宜用量,以黄瓜品种"卓越99F1"为材料,采用田间随机区组排列设计,研究了不同水氮处理对黄瓜氮素代谢及产量品质的影响。结果表明:土壤含水量为田间持水量65%~80%、施氮量为234 kg·hm-2的处理,黄瓜植株体内硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸草酰乙酸转氨酶和谷氨酸丙酮酸转氨酶活性最高;各处理在不同生长阶段,硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸草酰乙酸转氨酶与谷氨酸丙酮酸转氨酶含量均呈现结瓜中期>前期>末期的变化规律,水分与氮肥交互作用对中期硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸草酰乙酸转氨酶和谷氨酸丙酮酸转氨酶活性影响均呈极显著水平。同时,此处理下的黄瓜植株在开展度、单株产量和经济产量等性状数值最大,分别为71.4 cm、4.17 kg和174 t·hm^-2。水分及水氮互作效应对株高、叶片数、开展度、单株产量和经济产量呈极显著影响;果实内可溶性糖含量、可溶蛋白质与果实Vc含量最高也以此处理最高。水分与氮肥的交互作用对黄瓜果实可溶性糖含量有显著影响,氮肥对果实中可溶蛋白质、Vc含量有极显著影响。     

棉花氮素营养状况的诊断研究

为进行棉花氮素营养诊断指标和追肥推荐,应用反射仪开展了不同氮肥用量对棉花倒四叶叶柄的硝酸盐浓度影响的研究。田间试验在新疆阿瓦提县丰收三场二连进行。设5个氮肥用量,分别为N.0、180、240、300、360kg/hm2。结果表明,畦灌条件下的陆地棉花期、花铃期和铃期的叶柄硝酸盐浓度和施氮量之间有显著正相关,用一元二次模型模拟氮肥与产量之间的关系,得到最佳经济施氮量为304.kg/hm2,对应的经济产量为2420.kg/hm2;初步确立花期和铃期叶柄硝酸盐诊断临界值分别为10463和6901mg/L。花期、花铃期和铃期时棉株叶柄硝酸盐浓度与产量间有极显著相关性。以此为依据,建立了棉花植株硝酸盐诊断的氮肥推荐模型,并根据该模型计算出棉花各生育期不同硝酸盐测试值所对应的氮肥追肥用量。     

氮肥基追比对南疆杂交棉氮素吸收、生物量及产量的影响

探索不同氮肥基追比水平下杂交棉的氮素吸收、干物质积累及产量的变化规律,为南疆杂交棉高产高效栽培技术提供理论依据。以兆丰1号和鲁棉研30号为试验材料,设3个氮肥基追比处理(N1,基肥∶追肥=0∶10;N2,基肥∶追肥=2∶8;N3,基肥∶追肥=4∶6),研究了氮肥基追比对杂交棉氮素吸收、干物质积累及产量的影响。结果显示,随着氮肥追肥比例的减少,植株生物量和氮素吸收量先升后降。其中N1处理不利于棉株干物质积累和氮素的吸收,显著降低了累积速率,使棉花生育期提前、衰老加快;N2处理提高了干物质快速积累速率,延长了快速积累持续时间,增加了开花后生物量积累、氮素吸收量以及花后同化物与氮素向生殖器官中的转运;N3处理由于追肥比例较少,开花后干物质与氮素的积累量以及花铃期干物质与养分向生殖器官中的分配比例减少。本试验条件下,两个杂交棉品种的基肥∶追肥=2∶8处理的棉花干物质及氮素累积最为协调,并能同步增加单株结铃数和铃重,进而实现增产。     

氮肥用量对机插优质晚稻光合物质生产的影响

为探明优质晚稻物质生产、积累、分配与转运对氮肥的响应特征,以优质双季晚稻泰优398、黄华占、天优华占、美香新占4个品种为试验材料,于机插条件下设0(N0)、135(N1)、180(N2)、255 kg·hm^-2(N3)4个施氮水平,测定光合物质生产、积累、分配与转运等指标。结果表明,随着施氮量的增加,机插优质晚稻产量,拔节期叶面积指数、光合势、群体生长率,齐穗后叶面积衰减幅度,播种至拔节期及拔节期至齐穗期干物质积累量均提高;齐穗期与成熟期叶面积指数、齐穗期至成熟期的光合势、群体生长率、阶段干物质积累量先增加后减少,且均在N2水平下达到最大值,N2处理下4个品种上述各指标分别较N0增加了46.5%～115.7%、78.8%～200.0%、79.8%～143.9%、26.2%～79.1%、34.1%～98.5%。齐穗期、成熟期的单茎干物质量、各器官干物质量均表现为N2、N3>N1>N0,且多数指标在N2与N3处理间无显著差异,其中,N2处理齐穗、成熟期单茎干物质量分别较N0增加了5.8%～31.9%、6.8%～45.7%。齐穗后茎鞘输出量、输出率与转化率随...