基于Landsat TM影像的冬小麦拔节期主要长势参数遥感监测

[目的]强化冬小麦长势遥感监测机制,为田间生产管理提供信息支撑.[方法]以2007-2009年试验实测数据为基础,以Landsat TM影像为数据源,分析试验样点拨节期冬小麦主要长势参数与品质、产量以及卫星遥感变量间的相关性,分别建立及评价了TM影像遥感变量监测冬小麦拔节期叶面积指数(LAI)、生物量、SPAD值和叶片氮含量(LNC)的模型.[结果]冬小麦拔节期,选用中红外波段的反射率(B5)、归一化植被指数(NDVI)、DSW5和绿波段的反射率(B2)等遥感变量分别反演冬小麦的SPAD值、生物量、LAI和LNC是可行的;SPAD值,生物量、LAI和LNC遥感监测模型的精度较高,以此为基础,制作出了具有实际农学意义的冬小麦拔节期不同等级SPAD值、生物量,LAI和LNC遥感监测专题图,实现了主要长势参数空间分布量化表达.[结论]研究结果可为广大农学家、农业部门决策者和田问管理人员提供及时的农情信息.     

利用卫星遥感进行冬小麦籽粒淀粉含量监测研究

 通过对不同年份、不同区域的遥感影像的植被指数和小麦GPS定点长势数据的综合分析，基于遥感影像信息获取的瞬时性和准确性，结合小麦灌浆期间气候环境条件对籽粒品质形成的影响特点，建立了基于不同生育期（拔节期、抽穗期以及灌浆期）遥感影像归一化植被指数（NDVI）和气候环境因子（气温、日照、氮素营养、土壤水分）的籽粒淀粉含量监测模型，并对模型的可靠性进行了检验。结果表明，模型的监测值与实测值较为一致，利用拔节期、抽穗期、灌浆期遥感影像NDVI和气候环境数据预测籽粒淀粉含量的RMSE值分别为4.57%，4.2%和3.84%。模型监测性能好，且具有解释性，可以用于不同年度、不同区域和不同小麦生长阶段对籽粒淀粉含量的预测。     

基于开花期卫星影像的春性中、弱筋小麦籽粒蛋白质含量遥感预测

为了对小麦籽粒品质提前监测与预报,以为小麦生产形势的分析和收购调度提供参考,本研究采用Landsat-5 TM卫星遥感数据,分析长江中下游流域江苏地段春性中、弱筋小麦拔节期和开花期植株性状参数(叶片SPAD值、叶片氮含量和植株氮含量)、卫星遥感植被指数和籽粒蛋白质含量间关系,建立籽粒蛋白质含量卫星遥感预测模型。结果表明:拔节期植株性状参数与籽粒蛋白质含量相关性不显著;开花期植株性状参数与籽粒蛋白质含量均呈极显著正相关(P0.01),可用于籽粒蛋白质含量提前预测;开花期植株性状参数均可采用NDVI和DSW3等卫星遥感植被指数进行反演,效果最优,并基于NDVI和DSW3分别建立籽粒蛋白质含量预测模型。采用模型预测2007年和2009年籽粒蛋白质含量,与实测值间相关性均达极显著水平(P0.01),且RMSE值较低,其中NDVI模型预测精度较高。构建了基于开花期数据的小麦籽粒蛋白质含量卫星遥感预测模型,采用NDVI模型制作了2009年江苏省部分区域春性中、弱筋小麦成熟期籽粒蛋白质含量卫星遥感预测专题图。     

基于不同时相遥感的冬小麦种植面积的提取

卫星遥感技术能够快速、准确、大面积对农作物生长进行监测,多时相遥感监测可克服单时相遥感监测的不足,利于实现对农作物生长变化的动态监测。以江苏省大丰市为研究区域,选用拔节期和抽穗期两景环境(HJ)卫星遥感影像进行不同地物光谱信息识别与种植面积提取研究。首先,在分析两景HJ星影像植被光谱信息的基础上,提取出各自影像的归一化差值植被指数(NDVI)影像,并对两景NDVI影像分别进行加运算和减运算,得到另外两景NDVI合成影像。其次,通过对提取到的四景NDVI影像光谱信息进行比较分析,最终选用植被光谱信息特征较为明显的加运算合成影像进行冬小麦种植面积提取。最后,基于影像不同地物的NDVI阈值划分,并叠加GPS样点信息校正,提取到大丰市冬小麦种植面积数据及其空间分布信息。结果显示,大丰市遥感提取冬小麦种植面积为78 712.13 hm2,精度为92.51%。在该市20个乡镇(或农场)冬小麦种植面积提取精度中,精度大于95%有9个乡镇(或农场),精度在90%至95%之间的有7个乡镇(或农场),仅有4个乡镇(或农场)提取精度在80%至90%之间。说明,利用不同时相遥感合成运算方法得到的合成影像,能明显增强冬小麦光谱信息与其他植被信息特征区别,有利于实现高精度提取冬小麦种植面积的目的。     

基于Sentinel-2A影像的县域冬小麦种植面积遥感监测

小麦种植面积遥感监测是小麦估产的基本要素,准确而及时地提取不同灌溉类型冬小麦种植面积及其空间分布信息可为冬小麦长势监测以及产量评估提供科学依据。以山西省闻喜县冬小麦为研究对象,以Sentinel-2A影像为基础数据源,选择主成分(PCA)、红边归一化植被指数(RENDVI)、纹理特征等3个特征变量,结合实地调查样本点,采用随机森林算法,提取冬小麦种植面积,并结合数字高程模型(DEM)提取雨养区和灌溉区冬小麦种植面积。结果表明,Sentinel-2A遥感数据适合作为县域尺度冬小麦监测的数据源;主成分分析、纹理特征和RENDVI的引入可以提高单时相遥感影像对县域冬小麦分类的识别能力;随机森林算法和数字高程模型结合可以实现雨养区和灌溉区冬小麦种植面积的提取。     

以HJ-CCD影像为基础的冬小麦孕穗期关键苗情参数遥感定量反演

【目的】应用卫星遥感数据可以及时获取大田种植作物“面状”苗情信息,准确反映作物群体苗情状况及其趋势,服务于产量预报和实际生产。进一步深化冬小麦关键期苗情遥感反演机理与方法,为大田种植管理提供及时信息。【方法】结合2011-2013年定点观测试验,以环境减灾卫星HJ-CCD数据为遥感影像源,着重研究样本实验区孕穗期冬小麦关键苗情参数与籽粒品质参数和产量间及其与卫星遥感变量间的定量关系,进一步增强遥感反演的机理性和重演性,与地面实测结果一起建立模型共同分析,提高遥感反演的定量化水平和可信度;以相关性最高为原则,筛选反演孕穗期冬小麦叶面积指数、生物量、SPAD以及叶片含氮量的敏感卫星遥感变量,并以2013年数据为建模样本、2011年和2012年数据为验证样本,分别构建及评价基于HJ-CCD影像遥感变量孕穗期叶面积指数、生物量、SPAD和叶片含氮量监测模型。【结果】冬小麦处于孕穗期,植被衰减指数（PSRI）可作为反演冬小麦叶面积指数、SPAD和叶片含氮量的敏感遥感变量,比值植被指数（RVI）可作为反演冬小麦生物量的敏感遥感变量,所构建的遥感反演模型是可靠的,且精度较高,尤其利用PSRI反演叶片含氮量最可靠。模型的决定系数（R²）分别为0.651、0.585、0.630和0.675,均方根误差（RMSE）分别为1.344、4.62、0.618%和2 804.3 kg·hm^-2。以此为依据,为表征该研究的实际农学意义,对冬小麦不同等级的关键苗情参数进行遥感反演并制图分析,从而量化表达了冬小麦关键苗情参数区域空间分布,不仅有助于制定冬小麦田间补救措施和水肥资源调配方案,而且为农业政策的制订和粮食贸易提供决策依据。【结论】构建的冬小麦孕穗期关键苗情参数遥感反演模型是可行的,为大田生产提供了一种快速、便捷、费用低廉的大面积作物苗情参数提取方法,可支持农业研究者、涉农部门领导和种植管理者获取及时有效的农情信息。     

基于ISODATA的冬小麦籽粒蛋白质含量遥感分级监测

对冬小麦籽粒蛋白质含量进行遥感分级监测预报,有利于农业管理部门大面积获取田间长势信息,便于及时制定有效的栽培管理措施,实现调优品质的目的.以江苏省姜堰市为例,进行基于TM卫星遥感技术的冬小麦蛋白质含量的监测研究.在利用GPS实地采样调查和建立解译标志的基础上,采用优化的ISODATA分类方法,结合人机交互式判读解译等操作,将样点的信息数据贯穿于整个分类过程;利用分类提取的冬小麦面积数据,反演叶面积指数、生物量和植株氮素含量信息,结合基于光谱参数与氮素积累的冬小麦籽粒蛋白质含量预测模型,对整个区域的冬小麦籽粒蛋白含量进行监测预报,对叠加样点实测数据进行了检验.结果表明,冬小麦面积信息解译精度在95%以上,籽粒蛋白质含量预报精度达到90%以上,最终制作了区域的冬小麦籽粒蛋白质含量分级监测专题图.     

基于HJ-1CCD影像的冬小麦种植面积提取研究

针对目前省域冬小麦种植面积遥感监测业务化运行中所存在的监测精度与成本之间相互制约的问题,本研究选取冬小麦主产区——山东省为研究区域,利用HJ-1卫星提供的CCD遥感影像,采用决策树分类法,同时以山东省土地利用类型之林地数据和野外地面调查数据作为辅助,通过分区解译提取出山东省冬小麦种植面积和分布区域。研究表明:利用HJ-1 CCD影像进行山东省冬小麦种植面积提取是可行的,位置精度和面积总量精度分别达到93.0%和96.8%,对国产卫星的推广应用具有良好的示范作用。     

小麦戊聚糖研究进展

戊聚糖是小麦籽粒中非淀粉多糖的主要成分.戊聚糖在小麦籽粒中的含量较低,但它对小麦的营养品质和加工品质都有重要的影响.本文综述了近年来国内外关于小麦戊聚糖的最新研究进展,包括小麦品种间戊聚糖含量的变异、戊聚糖的影响因素和遗传特性、戊聚糖与农艺性状关系及戊聚糖对小麦品质的影响等,旨在为中国小麦品质改良提供依据.     

不同密度对冬小麦百农矮抗58淀粉积累的影响

研究了不同密度对冬小麦品种百农矮抗58籽粒中淀粉积累的影响.结果表明,百农矮抗58小麦品种籽粒中支链淀粉、直链淀粉、总淀粉含量在花后均呈S形曲线变化;密度与直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量存在显著或极显著的二次回归关系,随着密度的增加,淀粉含量增加,但当密度过大时,反而会降低淀粉含量.因此,在生产上可以通过种植密度对籽粒中直链、支链和总淀粉含量进行调节.试验结果表明,在矮抗58小麦生产中,采用低密度7.5万-12.5万/667m2基本苗有利于降低籽粒中总淀粉含量、直链淀粉含量和直/支比,提高该品种的品质.     

基于CBERS遥感的冬小麦长势分级监测

应用遥感信息技术,可实时对冬小麦长势进行分级监测预报,便于农业部门及时制定和实施相应的管理措施,达到目标化生产的目的。以江苏省姜堰市为例,进行了基于中巴资源卫星(CBERS-02)遥感的冬小麦拔节期长势分级监测研究。经过计算机分类和人机交互式判读解译,结合GPS样点信息校验,冬小麦面积解译精度在90%以上。利用遥感植被指数反演叶面积指数(LAI)等长势信息,对整个区域的冬小麦长势状况进行分级监测。叠加样点的实测数据校验,监测精度达到85%以上,最终制作区域的冬小麦长势分级专题图,并对各长势状况进行了分析。结果说明,中巴资源卫星影像数据可以满足区域冬小麦长势监测要求,并可在实际生产中进行推广应用。     

果粮间作模式下果树遮阴程度对小麦籽粒产量和主要营养指标的影响

【目的】研究果粮间作模式下,果树遮阴程度对间作冬小麦籽粒产量和营养品质的影响,为新疆南疆果粮间作模式的选择和优化提供理论依据。【方法】以扁桃-冬小麦(新冬20号)间作模式为研究对象,设置轻度遮阴(日平均光照强度为自然光强度的75%)和重度遮阴(日平均光照强度为自然光强度的30%)2个处理,以大田条件为对照。分别测定不同处理条件下冬小麦籽粒产量构成指标、淀粉含量及组分、蛋白质含量及组分及氨基酸组分和含量。【结果】轻度遮阴条件下间作冬小麦单位面积有效穗数和单位面积产量均显著提高;总淀粉含量、直链淀粉/支链淀粉均升高;谷蛋白/醇溶蛋白、氨基酸含量降低。重度遮阴条件下单位面积产量及产量构成指标均显著降低,淀粉相对含量及直链淀粉/支链淀粉对对照无显著差异;醇溶蛋白含量显著升高,氨基酸评分提高。【结论】果粮间作模式下,果树树阴移动营造的轻度遮阴条件有利于冬小麦籽粒产量的形成,籽粒淀粉品质提高;重度遮阴条件下籽粒产量大幅降低,籽粒蛋白质相对含量提高,蛋白质和氨基酸品质有所改善。     

基于高光谱和HJ-1 CCD的水旱地冬小麦叶绿素含量反演

叶绿素作为绿色植物光合作用的必要组成成分,其含量的高低可反映作物的长势状况。实时监测植物叶片叶绿素含量的动态变化是监测植物长势的重要环节。以山西省闻喜县冬小麦为研究对象,基于高光谱技术和实测数据,对研究区冬小麦拔节期的叶绿素含量进行定量估算,并在此基础上利用卫星遥感数据对冬小麦的叶绿素含量进行反演,以达到仅应用卫星遥感数据估测叶绿素含量的目的。结果表明,水旱地冬小麦叶绿素含量敏感波段在可见光区域不同,在近红外区域一致;水旱地分别以DVI和NDVI为变量所构建的预测模型效果最佳,R2值均达到0.9以上,均方根误差分别为0.470 0和0.458 7;对叶绿素含量反演值与实测值对比分析,水地反演值与实测值大致吻合,而旱地反演值则偏高;采用均方根误差(RMSE)法,检验反演值和实际值的符合度,水地RMSE为0.926,旱地RMSE为1.540。     

小麦淀粉、蛋白质特性与面条品质关系的研究进展

面条是我国主要的面制品之一,了解小麦籽粒淀粉、蛋白质特性与面条品质关系,以期对面条小麦品质的研究及新品种的选育提供科学的参考.综述了小麦籽粒淀粉、蛋白质特性对面条品质的影响及国内外研究现状,主要包括以下几个方面:面条种类、小麦淀粉、α-淀粉酶、小麦籽粒蛋白质和小麦籽粒硬度对面条品质的影响以及生物技术在面条品质改良中的应用.     

基于Radarsat-2和环境星的淮河流域冬小麦估产模型比较研究

建立基于微波和光学卫星影像的农作物估产模型,可对上报作物产量准确性及估产模型精度进行相互验证.应用2014年4月中旬和5月初星载合成孔径雷达(SAR)——RADARSAT-2和同期HJ影像各两幅,选择安徽省寿县和怀远县冬小麦产区,通过试验田产量和反演的雷达影像后向散射系数,以及从环境星计算得到的归一化植被指数(NDVI),建立冬小麦线性估产模型,在此基础上对估产模型精度进行比较:通过星载SAR的同极化HH和交叉极化HV方式建立的估产模型对寿县涧沟镇冬小麦估产精度分别为68.37％和74.01％,对怀远县龙亢镇冬小麦估产精度分别为63.10％和69.10％;通过HJ星建立的估产模型对寿县涧沟镇和怀远县龙亢镇冬小麦估产精度分别为69.52％和66.43％.基于HJ星影像得到的冬小麦估产模型精度和基于SAR得到的估产模型精度接近.模型结果为上报产量准确性、冬小麦估产模型验证、参数纠正及推广奠定基础和积累经验.     

小麦籽粒蛋白质和淀粉特性与角质率的相关分析

小麦籽粒角质率的高低是判断小麦品质好坏的一个重要外观指标。本文作者选用了95个冬小麦品种(系),研究蛋白质特性和淀粉特性对角质率的影响,为籽粒的品质改良提供依据。结果:小麦籽粒角质率与蛋白质含量、谷蛋白大聚体(GMP)含量和沉淀值之间均呈极显著正相关,相关系数分别是0.41、0.51和0.65。表明胚乳中高的蛋白质含量和蛋白质中的大分子聚合体含量以及面筋含量均有利于角质胚乳形成。角质率与淀粉总量、直链淀粉含量之间均呈极显著负相关,相关系数分别为-0.43和-0.49;与支链淀粉含量、膨胀势之间均呈极显著正相关,相关系数分别为0.38和0.40。表明,增加淀粉总量在胚乳中所占的比重,以及提高淀粉中直链淀粉的相对含量,对形成角质胚乳不利;而提高支链淀粉相对含量,增强胚乳的吸水能力,提高膨胀势,对形成角质胚乳有利。     

基于卫星遥感影像的小麦生长发育和品质监测技术

卫星遥感技术能够实现高通量、无损、大面积、连续监测小麦的生长发育状况和病虫草害发生情况等功能,有助于小麦的高产、优质和高效栽培,同时还有利于辅助政府科学决策,政府、农技部门及相干企业的治理程度得以进步。该文根据已有的文献综述和研究结果,论述了卫星遥感影像技术在小麦生产领域应用的理论依据、演变过程及最新进展,为小麦品质监测的未来研究提供参考。     

新疆冬小麦品种资源籽粒品质性状分析

为了解新疆冬小麦品种资源的籽粒品质状况,以2017年、2018年2 a收获的133个新疆冬小麦地方品种和50个育成品种为试验材料,对其品质进行全面分析。结果表明,不同年度、不同类型的新疆冬小麦品种的籽粒品质有差异。183个新疆冬小麦品种的籽粒硬度平均为65.27%;蛋白质含量较高,平均为15.85%;湿面筋含量平均为35.28%;体积质量平均为809.12 g/L,85%以上的品种体积质量等级达到一级水平;沉降值平均为37.94 mL;淀粉含量平均为70.62%。新疆冬小麦育成品种的籽粒营养品质和加工品质均高于地方品种,且大部分品种属于中强筋品种,与新疆居民喜爱拉面、馕等高筋面食有关;2017-2018年2 a籽粒品质性状相关性分析表明,湿面筋含量、蛋白质含量、沉降值均与淀粉含量呈极显著负相关;体积质量与淀粉含量呈极显著正相关;蛋白质含量、湿面筋含量与沉降值呈极显著正相关。     

不同类型叶面肥喷施对冬小麦籽粒产量和品质的影响

【目的】研究灌浆期喷施不同类型叶面肥对冬小麦籽粒产量及品质的影响，为冬小麦叶面配方施肥及高效生产提供参考依据。【方法】以冬小麦品种新冬20号为供试材料，大田试验条件下，设吨田宝、磷酸二氢钾+尿素、光合菌肥、清水对照(CK,不施叶面肥)共4个处理，测定各处理冬小麦的籽粒产量及其构成因素、籽粒品质等指标。【结果】与CK相比，3种不同类型叶面肥均可显著提高小麦籽粒产量，增产效应大小依次为吨田宝>光合菌肥>磷酸二氢钾+尿素，增幅分别达到7.46%、6.08%、5.15%;叶面肥处理通过增加小麦穗粒重和千粒重提高小麦籽粒产量。3种类型叶面肥中，光合菌肥改善小麦籽粒品质的性能略优于磷酸二氢钾+尿素、吨田宝；与CK比较，3种类型叶面肥均显著提高了小麦粗蛋白质含量和面团稳定时间，光合菌肥还显著提高了小麦湿面筋含量。【结论】灌浆期适当施用叶面肥是冬小麦优质高产的一种有效技术措施，其中，光合菌肥对小麦籽粒产量和品质改善明显，可以应用于小麦生产。     

基于SPOT-5影像的冬小麦拔节期生物量及氮积累量监测

【目的】建立基于SPOT-5遥感信息的冬小麦拔节期地上部生物量和氮积累量的遥感监测模型,为利用SPOT-5影像进行大面积小麦生产力预测和氮素调控提供依据。【方法】分析冬小麦拔节期地上部生物量和氮积累量与同期SPOT-5光谱参数之间的定量关系,筛选出适宜的光谱参数,建立并评价冬小麦拔节期地上部生物量和氮积累量的遥感监测模型。【结果】绿光、红光和近红外波段反射率与冬小麦拔节期地上部生物量和氮积累量的相关系数均达到极显著水平。其中,近红外波段反射率对地上部生物量反应最敏感,绿光波段反射率则对地上部氮积累量反应最敏感。利用归一化植被指数（NDVI）为变量建立地上部生物量指数函数遥感监测模型表现最优,决定系数（R2）达到0.696**,均方根误差（RMSE）达到258.92 kg•hm-2。利用近红外和绿光波段反射率的比值为变量建立地上部氮积累量线性函数遥感监测模型表现最优,R2达到0.717**,RMSE达到19.24 kg•hm-2。依据上述模型,制作了研究区冬小麦拔节期地上部生物量和氮积累量遥感监测专题图。【结论】SPOT-5影像在冬小麦拔节期小麦长势监测中能够获得较高精度,具有广泛的应用前景。