基于冠层反射光谱的冬小麦干物质积累量的估测研究

[目的]分析了小麦光谱特征与干物质积累量的相关关系。[方法]通过对冬小麦不同品种的干物质积累量、叶面积等参数和冬小麦冠层光谱反射率、光谱一阶微分和光谱比值植被指数(RVI)的相关分析,确立了冬小麦干物质积累量的敏感波段,并建立了预测模型。[结果]开花期350~700 nm和1 420~1 520 nm冠层光谱反射率和灌浆期350~1 750 nm冠层光谱反射率分别与干物质积累量显著相关;比值植被指数RVI(560,1220)与干物质积累量的相关性较好;确立的冬小麦干物质积累量预测模型为:干物质积累量=-186.94×RVI(560,1220)-2 242.2(R2=0.713 8),说明通过遥感手段监测冬小麦的群体质量是可行的。[结论]该研究为高光谱遥感技术在监测小麦的群体质量的应用提供参考依据。     

倒伏春性冬小麦冠层光谱特征及倒伏严重度预测

采用高光谱仪测定不同春性冬小麦品种于不同时期倒伏的群体冠层光谱反射率,分析不同倒伏条件下的小麦冠层光谱特征,建立可快速、有效监测小麦倒伏严重程度的数学模型,为合理评价倒伏程度提供依据。结果表明,小麦倒伏后冠层光谱反射率增加,可见光波段550 nm附近出现1个波峰,670 nm附近出现1个波谷;近红外波段1 000 nm处出现1个较明显的波动,呈现2个波谷,1个波峰。同一倒伏级别下,倒伏时期不同,光谱反射率曲线存在差异,可见光波段乳熟末期冠层反射率高于开花期光谱反射率,而近红外波段恰好相反;在同一倒伏时期,倒伏级别越高,光谱反射率越大。倒伏级别与冠层光谱反射率的相关系数于760 nm处达最大(r=0.973 4**)。与NDVI、RVI、DVI相比,采用760 nm处冠层光谱反射率和DVI可有效评估春性冬小麦倒伏严重度。     

玉米冠层全光谱特征在不同施氮量和品种下的响应

采用光谱分析方法对生长在东北黑土上的大喇叭口期春玉米进行了不同施氮量、不同品种的冠层光谱特征研究。结果表明:不同施氮量下玉米冠层全光谱曲线图具有类似的趋势,350~500 nm和640~660 nm波段内反射曲线随着施氮水平的增加呈上升趋势,光谱反射率在不同波段差异较大,在可见光波范围内,350~500 nm波段内N2处理光谱反射率普遍高于其他处理,在500~650 nm附近反射率N0N3N2N1,反射曲线呈先下降后上升趋势排列;在750~1 350,1 450~1 800,2 000~2 350 nm波段内的玉米冠层光谱特征在不同施氮量下也呈现不同的趋势;施氮量对750~1 350,1 450~1 800,2 000~2 350 nm波段内的玉米冠层光谱特征有一定程度的影响;正常施氮量条件下不同品种玉米全光谱曲线在整个波段的趋势均一致,聚类分析显示不同玉米品种在不同波段光谱反射率差异较大。     

灌浆期小麦倒伏后光谱变化特征

[目的]研究灌浆期小麦倒伏后的光谱变化特征。[方法]通过人工模拟小麦灌浆期的倒伏现象,采用光谱仪测量倒伏小麦的光谱反射率,分析了冠层光谱变化的原因及特征。[结果]小麦倒伏越严重,植株光谱变化特征越明显。小麦倒伏后,其冠层光谱反射率整体增大。其中,灌浆前、中期5级倒伏小麦在近红外波段的反射率最高。随着时间的推移,正常生长和倒伏的小麦冠层光谱反射率发生了同样的变化。[结论]该研究为使用遥感影像监测目标区域、获得倒伏面积及受灾程度提供了理论基础。     

枸杞4大病虫害的遥感近地高光谱特征

为给枸杞病虫害的防治提供依据,填补我国枸杞光谱特征研究方面的空白,采用近地高光谱遥感方法对枸杞主产区宁夏中卫市中宁县枸杞的健康冠层与枸杞木虱、瘿螨、负泥虫和白粉病等4种枸杞病虫害危害冠层的近地高光谱特征及变化规律进行研究。结果表明:不同病虫害感染后的冠层都具特有的光谱特征规律。健康枸杞冠层的光谱特征曲线较为平滑,其光谱反射率在红光波段700~760nm和近红外波段处高于染病冠层;木虱、瘿螨和负泥虫危害的冠层光谱特征曲线较为曲折,出现较多折点,并且发生蓝移现象;白粉病危害冠层的光谱特征较其他3种病虫害的平缓,但其光谱反射率在近红外波段较健康枸杞冠层的低。随着受害程度的加重,木虱危害的枸杞冠层光谱反射率在红光波段700~760nm处和近红外波段处降低;瘿螨危害的枸杞冠层光谱反射率在绿光波段550~600nm和红光波段600~700nm处升高,在红光波段700~760nm处和近红外波段处光谱反射率降低;负泥虫危害的枸杞冠层光谱反射率在红光波段700~760nm和近红外波段处降低;白粉病危害的枸杞冠层光谱反射率在蓝光波段、绿光波段和红光波段600~730nm处升高,在红光波段730~760nm和近红外波段处降低。     

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为给枸杞病虫害的防治提供依据,填补我国枸杞光谱特征研究方面的空白,采用近地高光谱遥感方法对枸杞主产区宁夏中卫市中宁县枸杞的健康冠层与枸杞木虱、瘿螨、负泥虫和白粉病等4种枸杞病虫害危害冠层的近地高光谱特征及变化规律进行研究.结果表明:不同病虫害感染后的冠层都具特有的光谱特征规律.健康枸杞冠层的光谱特征曲线较为平滑,其光谱反射率在红光波段700～760 nm和近红外波段处高于染病冠层;木虱、瘿螨和负泥虫危害的冠层光谱特征曲线较为曲折,出现较多折点,并且发生蓝移现象;白粉病危害冠层的光谱特征较其他3种病虫害的平缓,但其光谱反射率在近红外波段较健康枸杞冠层的低.随着受害程度的加重,木虱危害的枸杞冠层光谱反射率在红光波段700～760 nm处和近红外波段处降低;瘿螨危害的枸杞冠层光谱反射率在绿光波段550～600 nm和红光波段600～700 nm处升高,在红光波段700～760 nm处和近红外波段处光谱反射率降低;负泥虫危害的枸杞冠层光谱反射率在红光波段700～760 nm和近红外波段处降低;白粉病危害的枸杞冠层光谱反射率在蓝光波段、绿光波段和红光波段600～730 nm处升高,在红光波段730～760 nm和近红外波段处降低.     

冀东地区小麦长管蚜及其寄生蜂种群动态

于2014年3月25日至6月10日对秦皇岛地区麦长管蚜及其寄生蜂的田间种群动态进行了调查,探讨麦长管蚜种群的发生规律及其寄生蜂的种类和数量动态。调查结果表明:在4月1日(此期为小麦返青期)麦长管蚜开始发生,此时百株有翅麦长管蚜的数量达到49.5头,百株无翅麦长管蚜的数量达到125.0头;而后急剧上升,在5月13日(此期为小麦抽穗期)麦长管蚜达到最高峰,此时百株麦长管蚜的数量为1 172.5头,发生程度为二级;而后百株蚜量急剧下降,至6月3日(此期为小麦乳熟末期),百株麦长管蚜的数量降到了0.0头。通过鉴定,麦长管蚜的初寄生蜂主要有2种,均属于蚜茧蜂属;重寄生蜂有2种分别为金小蜂属1种、宽缘金小蜂属1种。     

不同小麦品种资源苗期和成株期麦长管蚜抗性鉴定和分析（英文）

为了明确小麦苗期与成株期麦长管蚜抗性的关系,2010-2012年采用蚜量比值法对94个小麦品种进行了温室苗期人工接种和田间成株期自然感蚜麦长管蚜抗性鉴定。结果表明,43个品种连续3年在成株期对麦长管蚜表现不同程度的抗性,其中高抗品种2个,中抗品种8个,低抗品种33个;45个品种在苗期对麦长管蚜表现不同程度的抗性,其中高抗品种5个,中抗品种16个,低抗品种24个;30个品种在苗期和成株期同时表现抗蚜,占供试品种的31.91%,其中C273和兰麦(陕西柞水)在苗期和成株期均表现为高抗;小麦品种在温室苗期人工接种和田间成株期自然感蚜的蚜量比值呈极显著正相关,苗期和成株期麦长管蚜抗性表现一致的共有66个品种,占供试材料的70.21%。研究表明温室苗期人工接种鉴定小麦麦长管蚜抗性的方法是可靠的,是快速鉴定小麦品种麦长管蚜抗性的有效方法。     

烤烟冠层光谱参数与地上生物量的相关性研究

[目的]明确烤烟(Nicotiana sanderae)地上生物量与冠层光谱参数的相关性。[方法]大田条件下设置5个氮肥施用梯度,利用相关分析对地上鲜生物量和冠层光谱参数的相关性进行分析。[结果]一定范围内,施氮量增加,对团棵期和旺长期的烤烟地上鲜生物量表现出较明显的促进效应。与地上鲜生物量相关性最强的单波段反射率波长均为550 nm,R=-0.949 0;相关性最强的植被指数为RVI(1 050,550),R=0.983 1。[结论]该研究可为开发基于冠层光谱的烤烟长势监测仪器提供研究基础和数据支撑。     

基于冠层反射光谱的大豆生物量预测模型研究

生物量与产量密切相关,建立生物量无损预测模型对于大豆产量预测及栽培管理均有重要意义。通过分析大豆生物量积累量与冠层光谱反射率及其衍生的比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)及差值植被指数(DVI)之间的关系,确立大豆生物量积累量的敏感波段及预测模型。结果表明:冠层光谱反射率在560nm时与大豆地上生物量相关系数最大(R=-0.91,P0.05),三个可见光波段(485、560和660nm)和两个近红外波段(830和1 650nm)组成的比值植被指数RVI(830和560nm)与大豆生物量积累量的相关系数显著。通过逐步回归分析确立大豆生物量的预测模型,560nm反射率与大豆地上生物量相关关系的决定指数R2高达0.85,RVI 830_560与大豆地上生物量相关关系的决定指数R2为0.77。     

叶片垂直分布对小麦冠层方向光谱响应研究

【目的】对不同株型小麦冠层叶片垂直分布的方向光谱响应进行研究,探索精确描述小麦冠层空间信息的途径,为农田作物快速、无损的光谱监测提供新的理论与技术。【方法】以2个株型不同的小麦品种为材料,采用自下向上分层切片方法,分析冠层不同部位叶片对冠层方向光谱的影响。【结果】去除不同叶位叶片后,小麦冠层光谱在300～700,800～1 300,1 400～1 800 nm波段差别明显;不同观测角度中,与传统90°视角获得反射信息比较,30°和60°视角反射光谱包含较多下部叶片信息,下部叶片对冠层光谱反射率贡献较大,0°视角反射光谱包含较多上部叶片信息,上部叶片对冠层光谱反射率贡献较大;小麦冠层的穗层和倒1叶对方向光谱产生很大影响。不同的2个小麦品种,ZY9844上部叶片对反射率的影响比P7弱。【结论】小麦冠层不同部位叶片,对冠层方向光谱影响不同,根据冠层特点,通过改变光谱观测角度,可以提高作物冠层光谱监测的精度。     

设施黄瓜霜霉病高光谱特征选择及预测模型

为构建基于高光谱参数的设施黄瓜霜霉病发生级别预测模型,使用手持光谱仪ASD FieldSpec HandHeld检测不同黄瓜霜霉病为害下黄瓜叶片高光谱反射率,并分析400～900 nm波段内的光谱反射率参数与黄瓜霜霉病发生级别的相关关系和回归关系。结果表明,在400～718 nm波段范围内,随着霜霉病级别的增加,黄瓜光谱反射率均有明显上升,并在568～687 nm波段范围内达到极显著相关水平;在825～900 nm波段范围内,随着霜霉病级别的增加,黄瓜光谱反射率均有明显下降,在837～895 nm波段范围内达到极显著相关水平。利用可见光区特征波长点679 nm、近红外区特征波长点861 nm的光谱反射率以及归一化植被指数(NDVI)、系统比值植被指数(RVI)构建黄瓜霜霉病发生级别监测预警方程,其中前3个预测模型均达到极显著水平(P0.01)。因此,可以利用高光谱信息数据来预测设施黄瓜霜霉病发生的级别。     

基于高光谱技术的棉花冠层反射特征研究

研究目的:揭示棉花冠层高光谱特征,为建立棉花高光谱估算模型,促进高光谱技术在棉花长势监测和估产中应用提供依据.方法:结合棉花生长发育规律,对棉花各时期冠层进行高光谱反射率测定,基于棉花盛蕾期至吐絮后期7次采样的地面光谱数据,研究不同棉花品种、灌水量及氮素营养对棉花冠层光谱反射特性的影响.结果:在可见光区,适度缺氮(N1)条件下的冠层光谱反射率相对较高,而氮过量(N3)条件下的冠层光谱反射率相对较低;随着灌水量的增加,在近红外波段,其冠层光谱反射率呈上升趋势,在盛蕾期和盛花期不同灌水量处理的光谱反射率差异较明显;不同棉花品种冠层光谱反射率存在一定差异,在近红外波段新陆早13与新陆早10只在吐絮后期光谱反射率差异不明显,在前三个生育期差异较明显.     

Study on Correlation of Aboveground Biomass with Canopy Reflectance Spectrum Parameters of Flue-cured Tobacco

[目的]明确烤烟(Nicotiana sanderae)地上生物量与冠层光谱参数的相关性.[方法]大田条件下设置5个氮肥施用梯度,利用相关分析对地上鲜生物量和冠层光谱参数的相关性进行分析.[结果]一定范围内,施氮量增加,对团棵期和旺长期的烤烟地上鲜生物量表现出较明显的促进效应.与地上鲜生物量相关性最强的单波段反射率波长均为550 nm,R=-0.949 0;相关性最强的植被指数为RVI(1 050,550),R=0.983 1.[结论]该研究可为开发基于冠层光谱的烤烟长势监测仪器提供研究基础和数据支撑.     

旱区糜子农田冠层高光谱反射特征研究初报

高光谱遥感监测技术能快速获取作物冠层相关参数信息,是实时监测作物长势的重要技术。为探索不同糜子品种的冠层光谱反射特征,试验研究了不同品种和不同栽培密度条件下糜子冠层光谱反射率,并分析了其红边特性。结果表明,不同品种糜子的光谱反射率在总体上呈现一致的变化趋势,在各波段存在不同的差异;不同密度梯度下,最大密度处理D3的光谱反射率在350~1 000 nm波段略大于其他处理,其余波段差异不显著;从开花期到灌浆后期,光谱的红边位置出现"蓝移"现象,红边幅值减小。     

基于主成分回归法的稻飞虱百穴虫量冠层光谱检测

[目的]针对水稻虫害发生程度预警和田间稻飞虱虫害动态监测问题,采用光谱检测技术,运用主成分回归法建立稻飞虱百穴虫量检测模型。[方法]使用FieldSpec3光谱仪在稻田采集冠层光谱数据,同步检测地块稻飞虱百穴虫量,样本量为71个,其中51个样本为校正集,20个样本为预测集。建模波段选择350～1139nm,对原始光谱进行一阶微分处理。[结果]测量值与预测值的相关系数为0.78,预测标准偏差为161头。[结论]光谱检测可用于稻飞虱测报工作。     

宁夏引黄灌区水稻冠层高光谱特征研究

以不同施氮量试验小区为依托,对各生育期水稻(Oryza sativa L.)冠层光谱反射率及一阶微分光谱进行分析。结果表明,水稻冠层光谱随生育期的变化规律与其生长发育变化特征相对应;不同施氮条件下水稻冠层光谱反射率随施氮量增加在可见光波段降低、近红外波段升高,其中550~600 nm和800~900nm处差异明显,是诊断氮素的特征波段;红边位置(λr)和红边斜率(Dr)在孕穗期前均随着氮素水平的提高而增加,齐穗期后λr出现蓝移现象,Dr减小;将特征波长的比值指数、λr和Dr与叶片氮积累量进行相关性分析,结果显示,800 nm和550 nm的反射率之比(R800 nm/R550 nm)与叶片氮积累量的相关性较好,其相关系数为0.864,λr和Dr与叶片氮积累量的相关系数分别为0.814、0.908。说明合适的光谱变量可以诊断水稻氮素状况,进而为合理施肥提供参考。     

棉花冠层反射光谱特征研究

研究了棉花品种、氮素用量及种植密度对棉花冠层光谱反射特性的影响.结果表明:棉花冠层光谱反射率在不同生育期间存在明显差异,花铃期前,随着棉花的生长,光谱反射率逐渐增加,花铃期后,光谱反射率逐渐降低;不同棉花品种冠层光谱反射率存在一定差异,缺氮和氮过量处理的冠层光谱反射率在近红外波段差异显著;随着种植密度的提高,光谱反射率在可见光波段降低,近红外波段增加.     

关中地区小麦冠层光谱与氮素的定量关系

【目的】分析不同生育期及整个生育期小麦叶片氮含量(LNC)与冠层光谱反射特征的关系,以实现对田间小麦活体氮素营养状况的监测,为小麦叶片氮素状况的精确诊断提供依据。【方法】以位于陕西关中地区杨凌揉谷镇、扶风马席村和巨良农场的3个小麦试验田为研究对象,测定不同长势及生育期小麦LNC及冠层光谱反射率,分析不同长势下小麦LNC和反射率的变化,并研究氮含量与冠层光谱反射率的相关性,以及小麦LNC与比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)的相关性,建立小麦LNC的敏感波段及光谱监测模型。【结果】在同一生育期,长势差的小麦叶片氮含量较低,长势较好的叶片氮含量高。与单波段相比,组合波段构成的植被指数RVI、NDVI与LNC的相关性明显提高,近红外波段(730~1 075nm)和红波段630,660,690nm组成组合波段的RVI、NDVI与LNC呈极显著正相关,其中LNC与RVI的相关性较高。利用独立的小麦田间试验数据,采用通用的均方根差(RMSE)、决定系数(R2)、准确度(斜率)3个指标对所建立的模型进行检验,最终选取RVI(970,690)为监测小麦LNC的最佳光谱参数,构建的最佳模型为LNC=0.176 3×RVI(970,690)0.775 6,R2为0.863,RMSE为0.137,准确度为0.979,接近于1。【结论】利用小麦冠层光谱反射率构建了预测小麦LNC的最佳模型,该模型具有较好的准确度和普适性,适用于整个生育期小麦叶片氮含量的监测。     

红外监测麦蚜为害初报—遥感估产研究之二

通过对小麦红外照相和光谱反射率测定,以及对不同数量蚜虫为害减产等情况调查研究,得到在光谱特性上受蚜害小麦跟正常小麦具有明显差别,特别是第三与第四波段(红外)差异更为突出,反映在红外照相上差异同样明显。根据不同蚜量为害小麦(无土栽培)的试验结果进行统计分析,得到蚜量与产量,蚜量与株高的线性回归模式。