基于高光谱指数估测马铃薯植株氮素浓度的敏感波段提取

  【目的】  基于光谱指数的氮素营养诊断是快速获取作物氮素营养状况的方式之一。其中,利用可见光和近红外波段光谱反射率构建的比率和归一化光谱指数对估测作物氮素营养状况具有重要意义。解决氮素营养诊断过程中存在的指数饱和及数据离散问题,以评价已有比率和归一化光谱指数对马铃薯关键生育时期植株氮素浓度诊断的可行性。  【方法】  2014—2016年在内蒙古武川县和四子王旗,设置了4个不同氮肥梯度的多点田间试验。在马铃薯块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期,采集试验地和邻近农田马铃薯地上部和块茎样品,分析其氮素含量。并在马铃薯冠层以上50～80 cm采集光谱数据。用试验田数据建立了12个已发表的比率、归一化光谱指数和波段优化光谱指数与马铃薯关键生育时期植株氮素浓度的相关性与估测模型,并用农田马铃薯数据验证模型的精度。  【结果】  马铃薯植株氮素浓度分布范围在1.89%～4.69%,平均氮素浓度为3.30%,变异系数为18.75%;验证集数据来源于农民田块,马铃薯植株氮素浓度分布范围在2.00%～4.92%,平均氮素浓度为3.34%,变异系数为19.27%。蓝紫光400～450 nm和红边690～720 nm波段是马铃薯植株氮素浓度估测的敏感波段,部分已有光谱指数虽然可以用于马铃薯植株氮素浓度的估测,但是蓝紫光波段的缺失大大降低了估测的准确性。通过波段优化算法确定的优化光谱指数RSI、NDSI最佳波段位置分别为430、694和426、694 nm。基于优化光谱指数NDSI (426 nm、694 nm) 建立的马铃薯植株氮素浓度线性估测模型为y=?6.87x+6.08,决定系数R2最高,为0.68;RSI光谱指数与马铃薯植株氮素浓度的线性估测模型为y=?1.11x+5.92,R2为0.65,与已有比率和归一化光谱指数相比,优化光谱指数RSI和NDSI克服了高氮浓度条件下光谱指数饱和现象,显著提高了马铃薯植株氮素浓度的线性建模效果。农民田块验证数据显示,估测模型的估测值与实测值接近1∶1线,其中NDSI光谱指数估测模型的验证效果最佳,平均相对误差RE 和均方根误差RMSE分别为10.58%和0.42%。  【结论】  本研究通过波段优化算法确定了比率和归一化光谱指数的马铃薯植株氮素浓度敏感波段,采用蓝紫光400～450 nm和红边690～720 nm波段进行马铃薯植株氮素浓度估测,可以改善诊断高氮浓度时的指数灵敏度和数据离散问题,提高马铃薯植株氮素营养诊断的精度。     

基于无人机高光谱的冬小麦氮素营养监测

为了实现小区域尺度上的作物氮素营养状况遥感监测,该研究利用无人机搭载Cubert UHD185成像光谱仪对2016 -2017年关中地区的冬小麦进行遥感监测,通过分析冠层光谱参数与植株氮含量、地上部生物量和氮素营养指数的相关性,筛选出对三者均敏感的光谱参数,结合多元线性逐步回归、偏最小二乘回归和随机森林回归建立抽穗期冬小麦氮素营养指数（Nitrogen Nutrition Index,NNI）估测模型,并与单个光谱参数建立的冬小麦氮素营养指数模型进行比较。结果表明,任意两波段光谱指数对氮素营养指数更为敏感,与氮素营养指数均达到了极显著性相关;基于差值光谱指数和红边归一化指数的单个光谱参数构建的模型具有粗略估算氮素营养指数的能力,相对预测偏差分别为1.53和1.56;基于随机森林回归构建的多变量冬小麦氮素营养指数估算模型具有极好的预测能力,模型决定系数为0.79,均方根误差为0.13,相对预测偏差为2.25,可以用来进行小区域范围内的冬小麦氮素营养指数遥感填图,为冬小麦氮素营养诊断、产量和品质监测及后期田间管理提供科学依据。     

基于光谱遥感的冬小麦籽粒淀粉积累量的监测

为了建立基于叶绿素密度淀粉积累量的最佳种植密度光谱监测模型,利用遥感技术准确测量小麦淀粉积累量,本试验通过大田试验,根据品种特性和晋中地区推广种植密度分别设置5个种植密度(300万苗.hm 2、450万苗.hm 2、600万苗.hm 2、750万苗.hm 2、900万苗.hm 2),对其冠层光谱、叶绿素密度和淀粉积累量进行了测定,并利用统计学方法对5个种植密度的数据进行分析,对混合密度进行模拟。结果表明,在5个密度梯度和模拟混合密度下所建立的淀粉积累量光谱监测模型中,以密度750万苗.hm 2条件下的NDVI(1 200 nm,670 nm)所建立的光谱模型最好,其精确度可达0.920 6。用2009—2010年的试验数据对模型进行检验,其预测值和实测值的R2也可达0.954 2,表明750万苗.hm 2的种植密度是对冬小麦淀粉积累量进行预测的最佳密度,依此所建立的冬小麦淀粉积累动态监测光谱模型是可行的。同时,所建立模拟混合密度模型的精确度可达0.883 1,验证R2也可达0.905 4,说明该模拟混合密度模型能够较准确地预测不同种植密度条件下的淀粉积累量。因此,模拟混合密度模型在现实应用中具有较好的适用性和普适度。     

利用相关矩阵法优化光谱指数的冬油菜氮素营养诊断

近年来高光谱技术由于无损和高效等优点成为了现代精准农业发展的必要手段方法。为实现冬油菜无损、快速的氮素盈亏诊断,该研究以连续两年(2022—2023年)不同覆盖及施氮处理下冬油菜蕾薹期采集的90份植物样品(地上部生物量和植株氮浓度)和高光谱实测数据为数据源,根据原始光谱和一阶微分(first-order differential,FD)光谱与氮营养指数(nitrogen nutrition index,NNI)的相关系数计算了8种(共16个)典型的光谱指数,随后利用相关矩阵法提取最佳光谱组合,并根据与NNI相关系数的计算结果筛选最优光谱指数,最后将最优光谱指数分为3组模型输入变量,分别采用支持向量机(support vector machine,SVM)、随机森林(random forest,RF)、极限学习机(extreme learning machine,ELM)和反向神经网络(back propagation neural network,BPNN)构建冬油菜蕾薹期NNI估算模型。结果表明一阶微分光谱指数与NNI的相关系数均大于原始光谱指数,3个组合选择的光谱指数与NNI的相关...     

基于包络线消除法的油菜氮素营养高光谱评价

该文将广泛应用于岩矿高光谱分析中的包络线消除法借用至鲜叶片的光谱分析及作物氮素营养状况评价。利用油菜主要生育期的不同氮处理下鲜叶片反射光谱及全氮含量数据,对鲜叶片可见光波段反射光谱进行包络线消除处理,以及吸收特征与叶片全氮含量的统计分析。结果表明:在可见光区域,叶片反射率随着施氮量的增加而减小,包络线消除处理扩大了原始反射光谱中由氮素胁迫引起的吸收特征微小变化。在油菜的苗期、现蕾期至开花始期三个生育期中,550～750 nm波段的红光吸收峰总面积、吸收峰左面积和吸收峰右面积均随着施氮量的增加而增大,面积归一化最大吸收深度均随着施氮量的增加而减小。相关分析表明,苗期叶片全氮含量与吸收特征参量相关性最为密切。进一步基于各光谱吸收特征参数建立了油菜氮素营养的评价模型,这些评价模型除现蕾期外,其他均达到了1%的极显著性水平。研究表明,利用包络线消除法为定性和定量评价油菜氮素营养是可行的,苗期是利用光谱吸收特征来定量评价油菜氮素营养的最佳生育期。     

基于高光谱的冬油菜叶片磷含量诊断模型

为快捷、无损和精准表征冬油菜磷素营养与冠层光谱间的定量关系,该文以连续3a田间试验为基础,探究叶片磷含量的敏感波段范围及光谱变换方式,明确基于高光谱快速诊断的叶片磷含量有效波段,降低光谱分析维度,提高磷素诊断时效性。以2013-2016年田间试验为基础,测定不同生育期油菜叶片磷含量和冠层光谱反射率。此后,对原初光谱(raw hyperspectral reflectance,R)分别进行倒数之对数(inverse-log reflectance,log(1/R))、连续统去除(continuum removal,CR)和一阶微分(first derivative reflectance,FDR)光谱变换,采用Pearson相关分析确定叶片磷含量的敏感波段区域。在此基础上,利用偏最小二乘回归(partial least square,PLS)构建最优预测模型并筛选有效波段。结果表明,油菜叶片磷含量的敏感波段范围为730~1300 nm的近红外区域;基于敏感波段的FDR-PLS模型预测效果显著优于其他光谱变换方式,建模集和验证集决定系数(coefficient of determination,R2)分别为0.822和0.769,均方根误差(root mean square error,RMSE)分别为0.039%和0.048%,相对分析误差(relative percent deviation,RPD)为2.091。根据各波段变量重要性投影(variable importance in projection,VIP)值大小,确定油菜叶片磷含量有效波段分别为753、826、878、995、1 187和1 272 nm。此后,再次构建基于有效波段的油菜叶片磷含量估算模型,R2和RMSE分别为0.678和0.064%,预测精度较为理想。研究结果为无损和精确评估冬油菜磷素营养提供了新的研究思路。     

不同基因型机插稻植株氮素积累运转特性

【目的】明确机械化育插秧条件下不同基因型水稻氮素吸收利用的特点,分析提高其氮素吸收利用的途径。【方法】以3个中籼中熟杂交稻、3个中籼迟熟杂交稻、4个粳稻共计10个品种为材料,采用随机区组大田试验设计,测定不同生育时期各器官干物重和氮素含量、产量等,研究了不同基因型机插稻植株氮素积累、分配和运转特性的差异及其原因。【结果】1)育插秧机械化条件下水稻植株氮素积累符合Logistic曲线增长规律。2)整个生育期机插稻植株含氮量呈下降趋势,粳稻植株的含氮量在生长中期(拔节期—抽穗期)高于杂交籼稻,而后逐渐降低,到成熟期极显著低于杂交籼稻,中籼中熟杂交稻因降低缓慢到成熟期植株含氮量最高。3)粳稻植株的终极氮素积累量最低,中籼中熟杂交稻和中籼迟熟杂交稻终极氮素积累量平均比粳稻高23.0%和33.1%。4)中籼中熟杂交稻抽穗期—成熟期氮素积累量最大,在氮素积累上具有后发优势,且穗部分配率、叶片与茎鞘氮素表观转运率、氮素籽粒生产效率和氮素转运效率均较高,说明育插秧机械化条件下,中籼中熟杂交稻品种的氮素在转运和利用上具有高效性。其中,F优498的终极氮素积累量高,且具有前期积累快,后期运转分配合理等优势。5)中籼迟熟杂交稻氮素积累出现最大增长速率较晚,平稳持续增长时间较长,终极积累量最大,但氮素积累对产量的贡献没有优势。6)粳稻中杂交粳稻69优8号相比其他粳稻品种,氮素积累量大且产量高,也具有氮素转运和利用的高效性。【结论】机插稻植株氮素积累转运特性受不同基因型的显著影响。本研究采用植株含氮量、终极氮素积累量、百千克籽粒吸氮量等反映机插稻氮素吸收转运特性的指标进行比较发现,在育插秧机械化条件下,中籼中熟杂交稻相比中籼迟熟杂交稻和粳稻氮素具有积累转运和利用高效性,其中F优498在氮素积累、分配并促进产量形成方面具有遗传上的优势。中籼迟熟杂交稻虽具有氮素积累量潜力,但氮素积累对水稻产量的贡献相对较低。机插粳稻氮素积累较低,但相比其他粳稻品种机插杂交粳稻69优8号具有氮素积累量大且产量高的潜力,较适合机插。     

冷型小麦氮素吸收积累特性的研究

2002至2004年,通过田间小区试验,研究了4种施肥条件下(不施肥、单施磷肥、单施氮肥和氮磷配施)冠层温度持续偏低的冷型小麦氮素吸收积累特性。供试小麦品种为小偃6号、陕229、NR9405和9430,前两者为冷型小麦品种,后两者为暖型小麦品种。结果表明,花前冷型小麦叶片具有较高的氮素积累量;花后氮素吸收积累量在单施磷肥、单施氮肥和氮磷配施条件下比暖型小麦分别高168.6%、144.6%和217.4%。成熟期冷型小麦子粒中氮素积累量大,功能叶片中氮素残留量多。冷型小麦叶片较高的氮素含量为维持叶片较高的光合速率奠定了良好的氮营养基础;花后氮素吸收积累量较多的特点,与冷型小麦灌浆结实期具有较高的代谢生理活性,根系吸收氮能力强有密切关系。     

基于PLSR方法的马铃薯叶片氮素含量机载高光谱遥感反演

作物氮素状况是评价土壤肥力和作物长势的重要指标,叶片氮素状况的实时无损估测对合理氮素管理、提高产量和改善品质具有重要意义。本文选择不同氮处理条件下的马铃薯作为研究对象,利用AISAEagle机载高光谱成像系统获取试验区的高光谱图像,在对图像进行精确的几何、辐射校正和反射光谱重建基础上,提取每个处理马铃薯冠层的高光谱数据。选取波长430-910nm范围内原始光谱R及其D1(R)、D2(R)、Log(1/R)、DLog(1/R)、D2Log(1/R)5种变式数据,根据田间同步采样叶片的氮素含量数据,利用偏最小二乘回归法(PLSR)构建了马铃薯叶片氮素含量的光谱预测模型,并进行全氮含量填图。结果表明:基于一阶导数光谱D1(R)的偏最小二乘回归模型的效果最优,决定系数(R2)和校正均方差(RMSEC)分别为0.82、0.38%。将该最优估算模型应用到整个高光谱图像上,得到试验区马铃薯叶片全氮分布图,图像上氮的值域为3.35%~5.95%,与地面实测结果3.59%~5.89%基本一致,且叶片全氮值的大小分布与马铃薯长势分布一致。研究结果可为研制和开发基于高光谱成像技术的马铃薯叶片氮素预测方法提供理论和技术支持。     

冬油菜季氮肥减量对后茬夏玉米氮素供应与产量的影响

为研究油菜-玉米轮作制度下冬油菜季氮肥减量对后茬夏玉米氮素供应与产量的影响,以川油36和仲玉3号为试验材料,前茬冬油菜设置常规施氮量减量40%(108 kg/hm²)、常规施氮量减量20%(144 kg/hm²)和常规施氮量(180 kg/hm²)3个氮肥处理,分别命名为N1、N2和N3处理,于2018～2019和2019～2020年2个生长季节分别进行试验。结果表明,后茬夏玉米季土壤0～20和20～40 cm土层中碱解氮含量均随冬油菜季氮肥减量而下降,尤其在0～20 cm土层中,N1处理的碱解氮含量显著低于N2和N3处理,而N2和N3处理之间差异不显著。玉米植株氮素积累量随冬油菜季施氮量的减少而减少,各处理间差异显著,而氮素向籽粒的转移率呈上升趋势。玉米籽粒氮素积累量和产量以N2和N3处理较高,2018～2019年N2处理籽粒氮素积累量较N1和N3处理分别显著高出6.43%和3.95%,产量显著高出8.28%和4.72%;2019～2020年N2和N3处理籽粒氮素积累量较N1处理分别显著高出5.73%和7.94%,产量显著高出14.27%和15.89%。当冬油菜在常规施氮量减量20%的处理下,可实现油菜-玉米轮作系统周年减氮增效,同时有效提高玉米籽粒对氮肥的利用。     

稻草覆盖还田对直播冬油菜生长及养分积累的影响

[目的]冬油菜产量常受限于季节性干旱、冬季低温以及土壤肥力较低等因素。考虑到秸秆还田有培肥土壤的优势以及长江中下游地区稻草过剩的现实,通过田间试验研究稻油轮作区稻草覆盖还田对直播冬油菜生长的影响,探讨稻草整株覆盖还田对直播油菜生育期内密度、株高、根茎粗的变化特征及其对油菜产量和养分吸收量的影响。[方法]试验于2014 2015和2015 2016年在湖北省武汉市华中农业大学试验场进行,共设置4个处理,分别为:1)对照,不施肥稻草不还田(CK);2)不施肥稻草覆盖还田(S);3)单施化肥(NPK);4)稻草覆盖还田配施化肥(NPK+S)。施肥处理(NPK、NPK+S)肥料用量为N 180 kg/hm^2、P2O5 60 kg/hm^2、K2O75 kg/hm^2、硼砂15 kg/hm^2。分别于油菜苗期、蕾薹期、花期、角果期和成熟期取样,测定油菜地上部生物量,氮磷钾含量和积累量,并在田间监测油菜生育期内密度、株高和根茎粗。[结果]稻草覆盖还田提高土壤最低温度0.6~1.2℃(播后95天),降低土壤最高温度0.8~1.8℃(播后184天),缩小土壤温度变幅2.3℃(播后95~184天),提高土壤平均含水量8.0%~8.9%(播后48~184天)。与稻草不覆盖相比,稻草覆盖还田减少冬油菜80%以上的出苗密度;与出苗密度相比,成熟期CK、S、NPK和NPK+S处理的密度分别降低71.3%、40.3%、69.5%和32.1%,稻草还田处理的油菜生育期内密度降低幅度小于稻草不还田处理。油菜成熟期S处理的根茎粗和株高分别比CK显著提高了22.7%和8.3%,NPK+S和NPK处理株高和根茎粗无明显差异。两年结果表明,S处理的最大生物量较CK平均增加了88.6%,与NPK处理相比,NPK+S处理的地上部苗期生物量降低3.7%~27.9%,角果期生物量平均增加28.1%。CK和S处理氮、磷和钾素积累量均在蕾薹期花期差异较大,成熟期S处理的氮、磷积累量分别较CK高28.6%~268.2%、93.3%~253.1%,两年增产率分别为218.8%和28.5%;施肥处理(NPK、NPK+S)冬油菜氮、磷和钾积累量随生育期持续增加,均在角果期达到最大值,与NPK相比,NPK+S处理分别提高成熟期油菜氮、磷和钾积累量18.1%~19.1%、23.7%~36.9%和28.3%~56.9%,两年分别增产1811和1032 kg/hm^2,增产率分别达到25.6%和20.3%。[结论]稻草覆盖还田能缓解气温骤变对土壤温度的影响,保持土壤含水量,缓解土壤干旱。稻草覆盖还田前期抑制直播冬油菜的出苗密度,后期可维持冬油菜密度的稳定,同时对冬油菜的生长、生物量、产量和养分吸收量有促进作用。     

冬油菜叶片的物质及养分积累与转移特性研究

为优化当季和下季作物的养分管理,采用田间试验研究了冬油菜品种:华双5号与中油杂12号叶片的干物质及氮、磷、钾的积累及转移规律,并比较了品种间的异同。结果表明,两个油菜品种的绿叶干物质量在苗后期基本达最大值,花后期迅速降低;苗期的落叶干物质量较小,蕾薹期后直线增加;叶片总干物质先增后减,花期达最大值。中油杂12号的落叶及叶片总干物质均高于华双5号,差异随生育期的推进逐渐明显。绿叶氮含量出苗后逐渐降低,后因越冬肥的施用又略有升高,蕾薹期后便迅速下降;落叶氮含量持续降低,苗后期降至最低点,其后一直保持稳定。绿叶磷含量在苗期缓慢增加,蕾薹期达到最大值,而后迅速下降;苗期落叶的磷含量逐渐降低,蕾薹期降至最低值,角果期后又略有升高。出苗50d后绿叶钾含量快速下降,70d达到最低值,其后保持稳定;落叶钾含量在蕾薹期达到最低值,其后波动较大。两品种叶片养分含量的变化趋势相似,但无论绿叶还是落叶,华双5号的养分含量总体略低于中油杂12号。绿叶的养分与叶片总养分积累的变化规律一致,即氮、磷、钾积累量均先增加后降低,分别在蕾薹期、苗后期和花期达到最高值。落叶的养分积累量在抽薹后迅速增加,收获期达最大值。华双5号叶片的干物质、N、P2O5、K2O转移率分别为25.5%、82.9%、75.4%、45.8%;中油杂12号则分别为8.4%、76.0%、60.2%、38.8%,品种间差异显著。     

On-farm trials of site-specific N management for maximum winter oilseed rape (Brassica napus L.) yield

Site-specific nitrogen (N) fertilizer strategy based on soil mineral N (N_min) test is crucial for maintaining high crop yield and high N-use efficiency. A two-year field experiment was conducted to develop a site-specific N fertilizer management for winter oilseed rape in the 2011–12 and 2012–13 seasons in Wuhan, central China. In contrast to fixed N fertilizer recommendation (FN), the use of the N_min test could optimize the N fertilizer inputs in time to fulfill crop N uptake during different growth stages and achieve high seed yield. Despite annual variations in seed yields and N fertilizer recommendations, the N recovery efficiency of the site-specific N fertilizer (SN) treatment was higher than that of the FN treatment. Consequently, the soil-based N strategy matches crop N uptake and soil N supply and achieves high yield depending on the site-specific soil-crop conditions.     

The effect of different N rates on Cd speciation of Cd-contaminated soil with oilseed rape

The aim of the study is to explore the effects of Nitrogen (N) rates on the speciation of Cadmium (Cd) in soil with oilseed rape (Brassica napus L.). A pot experiment was conducted at N1 (0 g/kg), N2 (0.125 g/kg), N3 (0.25 g/kg) and N4 (0.375 g/kg) rates. Correlation between Cd speciation and bioavailability, soil pH were analyzed. Cd speciation was significantly affected by N rates. Exchangeable Cd (EXC-Cd) and carbonate Cd (CAR-Cd) in soil showed a contrary pattern with residual Cd (RES-Cd) and organic Cd (ORG-Cd), respectively. Correlation analysis demonstrated EXC-Cd and CAR-Cd positively correlated with Cd bioavailability but negatively correlated with soil pH at later phase of oilseed rape (p < 0.05). Cd bioavailability could be promoted by increasing the EXC-Cd and CAR-Cd concentration at the expense of RES-Cd. Our results suggest that N rates may affect Cd speciation in regulation of soil pH, thus further affect Cd bioavailability.     

生物降解膜促进冬油菜养分吸收减少土壤硝态氮累积

针对普通地膜覆盖导致的农田环境污染和土地退化问题,通过2 a田间试验,从土壤有机质含量、硝态氮累积与分布、作物养分吸收和籽粒产量等层面出发,进行了普通地膜覆盖(PM)、生物降解地膜覆盖(JM)和露地(CK)栽培冬油菜的对比研究。结果表明,播种后60和150 d,JM处理的土壤有机质含量、土壤硝态氮的累积和分布与PM处理无显著差异;播种后240 d,JM处理的土壤有机质含量显著大于PM处理,土壤硝态氮的累积量显著小于PM处理,且PM处理土壤硝态氮的淋洗下移峰值更大。PM和JM处理冬油菜的产量及地上部各器官的氮、磷、钾吸收量均显著大于CK,且PM和JM无显著差异。与PM处理相比,JM处理在播种后240 d时土壤有机质质量分数提高7.0%,土壤硝态氮累积量减少34.1%。可见,PM处理在冬油菜生育后期过分消耗地力,且残留在土壤中的硝态氮含量较高。该研究从土壤营养和作物养分吸收利用方面为生物降解地膜应用于农业生产的可行性提供了理论依据。     

不同含钾物料对冬油菜产量及钾素吸收的效应

采用大田试验研究稻草、稻草灰、硅钙钾肥、枸溶性钾肥和氯化钾肥5种含钾物料对冬油菜产量及钾素吸收的影响。结果显示,在施钾(K_2O)120 kg/hm~2时,各含钾物料的施用均可显著增加冬油菜产量和钾素累积量,与不施钾对照相比,含钾物料处理的油菜增产率为14.5%~34.9%,地上部钾素(K)总累积量增幅为71.8%~143.0%。不同含钾物料的施用效果不同,以枸溶性钾肥效果最好,其次是稻草灰和氯化钾肥。5种含钾物料的钾素表观利用率以枸溶性钾肥、稻草灰和氯化钾处理较高,其显著高于硅钙钾肥和稻草处理。各含钾物料的施用对土壤钾素供应的影响不同,油菜收获后的土壤速效钾含量以氯化钾肥和稻草灰较高,土壤缓效钾含量则以枸溶性钾肥处理最高,均显著高于其他处理。综合结果表明,在等量钾肥投入下,稻草灰和枸溶性钾肥表现出与氯化钾肥相同的施用效果。     

秸秆还田与氮磷钾化肥配施对直播冬油菜产量及其构成因子的影响

明确化肥施用和秸秆还田对直播冬油菜产量及其构成因子、群体密度以及养分吸收与利用的影响,为油菜轻简化种植提供理论依据和技术支持。试验于2014~2015年在湖北省武汉市开展,以甘蓝型油菜品种华油杂62为材料,设置对照(CK)、施氮磷钾肥(F)、秸秆还田(S)和氮磷钾肥配合秸秆还田(F+S)4个处理。结果显示,4个处理的油菜籽产量分别为32、1 468、102和1 843 kg/hm2,不施肥处理产量极低,施肥和秸秆还田均能显著提高油菜籽产量,且施肥与秸秆还田具有正交互作用。分析产量构成因子可知,化肥施用显著提高收获密度、单株角果数和每角粒数,而秸秆还田显著提高收获密度。单株角果数对产量直接影响最大,在收获密度55万株/hm2范围内,随密度的增大而增加,收获密度和单株角果数与产量相关程度最高。直播油菜群体密度随生育期推进逐渐降低,CK处理密度降幅最大,其次是S处理,F+S和F处理降低最少,最终收获密度F≈F+SSCK。结果还表明,施肥配合秸秆还田显著促进了油菜对养分的吸收积累。施化肥提高了氮磷收获指数,秸秆还田显著降低氮磷钾素收获指数,但可以提高肥料农学利用率。研究结果说明,秸秆还田和氮磷钾肥配施利于构建良好的产量构成因子,保障收获密度,提高直播冬油菜产量,促进油菜养分吸收和利用。     

基于红边位置变化特征的油菜种植区域提取

油菜种植区域的准确提取是进行长势监测、估产和灾情评估的前提,遥感手段已成为作物种植区域提取与监测的高效方法,而高光谱遥感具有波段多、波谱分辨率高、信息丰富等特点,因而提供了一种新的技术手段。为了探究高光谱遥感在作物识别与提取中的优势,该文基于2004年4月4日和5月6日2期EO-1 Hyperion影像,依据油菜盛花期到荚果期红边位置"蓝移"特征,区别于其他植被,实现了油菜种植区域的高光谱遥感提取。采用随机点验证方法对提取结果进行验证,总体精度为92.6%,Kappa系数为0.803,漏分和错分误差均处在合理的范围之内。该方法充分利用了高光谱遥感手段可提取植被红边参数的优势,且算法对地物光谱差异性不敏感,为油菜种植区域遥感提取提供了一套全新的思路与解决方案。