常规施肥＋优化灌溉提高棉花产量

测定了膜下滴灌棉花常规灌溉施肥、优化灌溉、优化施肥等不同水肥调控处理下棉花生育期叶面积指数等冠层特征,分析了棉花冠层结构的动态变化及其与产量的关系。结果表明：常规灌溉下氮磷配合的常规施肥可显著增加棉花叶面积指数、平均叶倾角，极显著降低散射和直射辐射透过系数，     

常规施肥+优化灌溉提高棉花产量

测定了膜下滴灌棉花常规灌溉施肥、优化灌溉、优化施肥等不同水肥调控处理下棉花生育期叶面积指数等冠层特征,分析了棉花冠层结构的动态变化及其与产量的关系。结果表明:常规灌溉下氮磷配合的常规施肥可显著增加棉花叶面积指数、平均叶倾角,极显著降低散射和直射辐射透过系数,极显著提高单位面积结铃数和铃重,从而极显著提高子棉产量;只使用氮磷肥、不     

基于高光谱红边参数的棉花冠层覆盖度提取研究

利用ASD FieldSpec FR野外光谱仪,获取了棉花（2个品种4种种植方式）各生育时期的反射光谱数据,同时,用数码相机测试了棉花冠层覆盖度;研究了棉花冠层光谱红边参数随作物生育期的变化规律,并进行了棉花光谱数据和冠层覆盖度的相关回归分析。结果表明：归一化植被指数（NDVI）与冠层覆盖度的线性相关达到1%极显著水平（r=0.6303＊＊,n=62）,可以利用NDVI反演棉花冠层覆盖度;用红边斜率建立的二次函数模型的相关系数最高（r=0.6983＊＊,n=62）,总均方根差RMSE为0.0476g/m^2能较好地提取棉花冠层覆盖度,说明可为生产上利用遥感手段大面积、无破坏、及时评价棉花生长状况提供重要依据。     

决策树分类数码相机影像获取水稻覆盖度的研究

叶面积指数(LAI)、植被指数(VI)是利用高空间分辨率影像构建遥感长势监测、估产模型的重要参数,作物覆盖度可以间接表达叶面积指数和植被指数。高空间分辨率影像不仅能识别田块形状,提高农作物类型识别精度,还可以以田块为单元进行作物长势、单产监测。为此,快速、准确地获取地面作物覆盖度,建立覆盖度与叶面积指数、植被指数之间的定量关系,可为遥感监测提供一种重要参数。以2013年四川省德阳地区为研究区域,建立10个(1 km×1 km)样方。在水稻返青期(6月3日)、分蘖期(6月18日)、拔节期(7月3日)、抽穗期(7月25日)、灌浆期(8月12日)及成熟期(8月30日),以GPS定点,每样方采集5个地块,每地块3个重复,以数码相机垂直拍摄的方式,获取不同生育期的照片。利用ENVI 4.7图像处理软件,根据决策树分类方法,计算不同测点不同时期的覆盖度值。结果表明,此方法可准确、客观地提取水稻不同时期的覆盖度值;利用Photo Shop 6.0人工调节选择计算覆盖度的方法主观性较强,结果与决策树方法接近,无显著差异。     

化学调控对干旱后棉花冠层时空分布及产量的影响

为探究干旱后棉花化学调控增产稳产的可行性,通过模拟田间干旱,采用裂区设计,探究化学调控下干旱后棉花冠层时空分布及产量变化。主区设置人工打顶与化学封顶,副区设置干旱后复水3 d、6 d、9 d喷施低量缩节胺及空白对照。结果表明:喷施缩节胺显著提高棉花籽棉产量、叶绿素相对含量(SPAD)、冠层中上部比叶重及各部位平均叶簇倾角和散射辐射透过系数(TC),显著降低冠层下部、上部叶面积指数,并随喷施时间的提前效果更显著。化学封顶显著增加冠层中下部比叶重、下部叶面积指数、上部叶面积指数及各部位TC。干旱后复水6 d喷施缩节胺,采用化学封顶,棉花SPAD值和比叶重较高,叶面积指数分布均匀,叶片保持直立,冠层整体通风良好,棉花产量最高。     

基于冬小麦冠层数码图像的叶面积指数和叶片SPAD值的估算

为探究冠层图像分析技术在冬小麦长势监测中应用,6个施氮水平的田间试验条件下,在冬小麦拔节期采集冠层图像,并同步测定冬小麦叶面积指数和叶片SPAD值.通过图像分析软件计算了冬小麦冠层覆盖度及红、绿、蓝亮度值等10种色彩指数,分析了叶面积指数及叶片SPAD值与色彩指数和冠层覆盖度的相关性,利用逐步回归方法构建了叶面积指数及叶片SPAD值的估算模型.结果表明:冬小麦拔节期叶面积指数与冠层覆盖度及几个色彩指数呈极显著相关;叶片SPAD值与红光标准化值等几个色彩指数呈极显著相关;利用叶面积指数估算模型计算的预测值与实测值的线性回归方程的决定系数为0.771,相对均方根误差为25.181％;利用叶片SPAD值估算模型计算的预测值与实测值的线性回归方程的决定系数为0.644,相对均方根误差为6.734％.相关分析和估算模型验证结果表明,基于冠层图像分析的冬小麦拔节期叶面积指数和叶片SPAD值的监测是可行的.     

基于冠层数码图像的玉米长势和氮素营养状态分析

5个施氮水平的田间试验条件下,在玉米9叶期前,分3次采集玉米冠层图像,同步进行破坏性取样,测定玉米地上部干物质质量、叶面积指数和地上部氮积累量;分析了通过玉米冠层图像分析软件计算的冠层覆盖度和10种色彩指数与玉米地上部于物质质量、叶面积指数和地上部氮积累量的关系,以逐步回归和非线性回归方法,构建了玉米长势估算模型.结果表明,玉米地上部干物质质量、叶面积指数和地上部氮积累量与冠层覆盖度和大部分色彩指数间呈显著相关,其中冠层覆盖度与长势指标间的相关性最强,且大部分色彩指数与长势指标间呈非线性相关.通过逐步回归方法和非线性回归方法建立的两个系列模型均能较准确地预测玉米地上部干物质质量、叶面积指数和地上部干物质质量,以逐步回归方法建立的估算模型的预测效果,除地上部干物质质量的预测值与实测值的回归系数外,其余指标均好于基于冠层覆盖度的非线性回归模型,但差异较小.     

精细化水氮调控对膜下滴灌棉花冠层特性动态变化影响

【目的】通过高产棉花冠层调控来完善棉花水肥高效管理技术理论。【方法】采用田间膜下滴灌方式,在相对高、低两个灌溉量下,设等施氮下5个不同氮肥运筹方案,完全组合共10个处理,测定分析10个处理下棉花生育期冠层特性和产量的变化特征。【结果】无论灌溉量高低,在蕾期"前重后轻"施氮水平的叶面积指数、消光系数均显著高于"前轻后重"施氮水平;在花期高灌溉量下,"前重后轻"施氮水平的叶面积指数显著高于"前轻后重"施氮水平;蕾、花、铃期高灌溉量下"前重后轻"施氮水平的叶面积指数均增加相对较快,随着"前重后轻"施氮水平的加重,散射辐射透过系数、直射辐射透过系数则减少相对较快;蕾、花、铃期低灌溉量下"前轻后重"施氮水平的平均叶簇倾斜角度降低相对较快,而消光系数则增加相对较快;灌溉量较高时,精细化水氮调控下产量随叶面积指数呈线性正相关变化,"前重后轻"施氮水平的叶面积指数和籽棉产量显著高于"前轻后重"施氮水平。【结论】灌溉量相对较高时,两次追肥时采用"前重后轻"施氮策略的棉花叶面积指数在蕾期、花期表现出最高值,并对生育期的叶面积指数、散射辐射透过系数、直射辐射透过系数、消光系数、产量的影响作用强于"前轻后重"的施氮策略。     

棉花叶面积指数的遥感估算模型研究

 【目的】棉花叶面积指数是反映作物生物量的重要参数，本文旨在运用遥感数据对这一参数进行估算，为叶面积指数的获取提供更方便快捷的估算模型。【方法】采用美国ASD公司FieldSpec? 手持便携式光谱分析仪所获取的棉花冠层光谱反射率和从中等分辨率的遥感图像提取的植被指数，利用相关分析和回归分析方法，找出叶面积指数的最佳估算时相期和最佳遥感估算模型。【结果】棉花的整个生育期内，叶面积指数在时间曲线上呈现出波动变化，在始铃期棉花的叶面积指数达到峰值，据此规律通过提取该时期的遥感数据，得出棉花叶面积指数的遥感估算模型。【结论】棉花叶面积指数的最佳估算时相是盛花期和结铃期，各品种棉花叶面积指数的遥感估算模型通过精度检验，拟合R2与检验R2 均达到了极显著水平。     

干旱区基于高光谱的棉花遥感估产研究

 【目的】揭示棉花产量与冠层光谱植被指数相关关系，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。【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，根据光谱曲线特征构建高光谱植被指数，基于棉花盛蕾期至吐絮后期7次地面光谱和产量测定，对光谱反射率与产量进行统计分析。【结果】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达显著负相关、显著正相关与显著负相关水平。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 nm和1 210 nm两个弱水汽吸收谷、短波红外1 650 nm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，利用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，而VARI_700抗大气植被指数在各生育期均达极显著相关。【结论】以VARI_700抗大气植被指数建立各生育期的产量预报模型，为实现棉花营养生长期长势监测与产量预报提供依据。     

基于高光谱特征参数的棉花长势参数监测

通过小区棉花密度和水分对比试验,分析不同密度和水分处理的棉花整个生育期生物量和LAI(叶面积指数)与高光谱特征参数的相关性,建立棉花生物量和LAI光谱估算模型。选取的所有植被指数与棉花LAI和生物量相关性均达到极显著水平,其中光谱参量NDVI(890,670)与LAI的相关性和光谱参量Height(920)与生物量相关性最好,用这2个参量与生物量建立棉花长势估测模型,其决定系数分别为0.804 0和0.760 9,均方根误差分别为0.191 5和0.315 2,利用光谱特征参数可以有效地监测棉花整个生育期的长势变化。     

棉花高光谱植被指数与LAI和地上鲜生物量的相关关系研究

通过测试棉花关键生育阶段350~2500 nm波段的冠层高光谱数据,用近红外波段760~850 nm及红光波段650~670 nm的2个范围内的波段,组成了高光谱归一化植被指数(NDVI)和800和670 nm两个波段组成修改型二次土壤调节植被指数(MSAVI2),分别与棉花叶面积指数(LAI)和地上鲜生物量进行相关分析,结果表明,棉花NDVI和MSAVI2与LAI和地上鲜生物量两个参数均以幂指数相关关系为最佳(RNDVI-LAI=0.7291**,RMSAVI2-LAI=0.7436**,n=81;RNDVI-鲜生物量=0.7426**,RMSAVI2-鲜生物量=0.7911**,n=59),MSAVI2与LAI和地上鲜生物量的相关性均高于NDVI与LAI和地上鲜生物量的相关性,说明MSAVI2较NDVI能更好的消除土壤背景对反射光谱造成的影响,能较精确的提取反映棉花生长状况的叶面积指数和生物量信息。     

交替隔沟灌溉棉花群体生理指标的水氮耦合效应

【目的】研究交替隔沟灌溉棉花群体生理指标、生物量、产量的水氮耦合效应。【方法】本试验采用交替隔沟灌溉方式进行大田小区试验,施氮量和灌水量采用二次通用旋转组合设计,分析棉花群体生理指标在不同水、氮组合下(灌水量:37.48—218.52mm;施氮量:56.2—134.2kg·hm-2)的变化规律。【结果】棉花叶片光合势(LAD)、作物生长率(CGR)、群体净同化率(NAR)、叶面积指数(LAI)、产量、生物量的水、氮单因子效应表明,施氮量56.2—122.8kg·hm-2时,各群体生理指标、产量、生物量与施氮量呈显著的正相关。施氮量122.8—134.2kg·hm-2时,LAD、CGR与施氮量呈显著的正相关,NAR、LAI、产量和生物量变化不显著。灌水量37.52—192mm时,群体生理指标、产量、生物量与灌水量呈显著的正相关。灌水量192—218.48mm,LAD、CGR、LAI与灌水量呈显著的正相关,NAR、产量和生物量变化不明显。棉花群体生理指标、生物量、产量的水氮耦合效应表明,灌水量在37.52—192mm范围内,LAD、CGR、NAR、LAI随灌水量增加而均增长,但增长趋势随施氮量增加而逐渐降低。灌水量在192—218.48mm各群体生理指标、生物量、产量变化不显著。施氮量56.2—95.2kg·hm-2,群体生理指标、产量、生物量随施氮量增加而增长,但增长趋势随灌水量增长而逐渐降低。施氮量从95.2增加到134.2kg·hm-2,各群体生理指标、生物量、产量随施氮量变化不显著。【结论】交替隔沟灌能够协调棉花群体生长发育,提高棉花产量和水、氮利用效率。     

膜下滴灌高产棉花冠层结构特征研究

[目的]为棉花高产栽培提供理论依据。[方法]以小叶型棉花品种新陆早10号和大叶型棉花品种新陆早12号为材料,以低产棉(1 500~1 650 kg皮棉/hm2)为对照,研究高产棉(2 475~2 550 kg皮棉/hm2)群体的冠层结构特征。[结果]皮棉产量达到2 550 kg/hm2的棉花其群体的冠层结构因品种而异,小叶型品种的叶面积指数(LAI)在盛铃期为3.92~4.04,盛铃期至吐絮期保持在3.11~3.39;全生育期平均叶倾角(MFIA)在40.76°~42.56°,群体直射辐射透过系数(TR)和散射辐射透过系数(TD)在盛铃期分别为0.120~0.130和0.129~0.153,在吐絮期分别为0.156~0.180和0.175~0.197。大叶型品种的LAI在盛铃期为4.14~4.38,盛铃期至吐絮期保持在3.32~3.54;全生育期平均MLA在49.17~53.31,TR和TD在盛铃期分别为0.113~0.117和0.139~0.171,在吐絮期分别为0.135~0.171和0.169~0.237。[结论]棉花品种不同,实现2 550 kg皮棉/hm2所要求的冠层结构不同。     

基于高光谱的油菜叶面积指数估计

以冬油菜为研究对象,2014-2015年度设计了不同施氮水平直播油菜小区试验,在不同生育时期测量冠层光谱、土壤背景光谱以及叶面积指数(leaf area index,LAI),通过相关分析选取了12个光谱特征参数和11个植被指数,建立6叶期至角果期LAI的5种线性和非线性定量反演模型。结果表明:二次多项式反演模型比较适合估算油菜LAI苗期时以红边参数为代表的光谱特征参数,可准确估算出LAI;6叶期时红边幅值预测模型R~2为0.81,RMSEP为0.39,RPD为1.62;8叶期时红蓝边面积比归一化预测模型R~2为0.79,RMSEP为0.60,RPD为2.30;10叶期时红边幅值预测模型R~2为0.92,RMSEP为0.47,RPD为2.36;盛花期时蓝边面积预测模型R~2为0.87,RMSEP为0.34,RPD为2.57;角果期时以RDVI为代表的植被指数也可准确估算出LAI,预测模型R~2为0.74,RMSEP为0.57,RPD为1.36。油菜全生育期采用相同光谱特征参数、植被指数建模估计LAI精度明显降低,预测R~2远小于0.75,RMSEP大于0.65,RPD值均小于1.40,表明难以采用统一参数建模准确估计油菜全生育期LAI,不同生长时期需选择合适的光谱参数、植被指数分段建模估计LAI。     

新疆棉花冠层图像诊断专家系统研究

为了便于棉花冠层数字图像的处理并用于了解棉田的当前信息和进行产量预测,建立了棉花冠层图像诊断专家系统,开发了基于编程语言Power Builder 9.0的数据分析和管理软件模块,实现了棉花冠层图片的采集、处理和传输。该系统能够有效地实现对棉花生长状态的监控,及时对生产进行指导。诊断专家系统涉及的供试品种为新陆早6号、8号、10号、12号和13号,分别从不同密度、不同灌水量和不同施肥量三个方面进行研究和讨论,对进一步在图像处理技术支持下的精准农业的实施具有重要意义。     

不同打顶时期对杂交棉冠层结构影响的研究

应用CI-110作物冠层结构分析仪,采集杂交棉兆丰1号和新陆中31号不同打顶时间的群体冠层结构数字图像,通过信息提取专用软件获得不同打顶处理群体冠层的结构特征并进行分析表明:打顶时期显著影响杂交棉冠层结构,在7月13-22日打顶处理的群体最大叶面积指数(LAI)适宜,平均叶簇倾角(MFIA)较低,散射辐射透过系数(TCDP)和直射辐射透过系数(TCRP)较高,平均叶分布(LD)值在盛花期各层次分布均匀、铃絮期中上部分布较高;消光系数(K)由上而下均匀增加,群体结构优化,单株结铃多,产量最高;打顶过早或过晚均不利于群体冠层结构的优化。不同株型品种的冠层结构特征对打顶时期反应不同,生产中应根据品种特性合理安排打顶时期。提出了南疆杂交棉较理想的冠层结构指标。     

杏棉间作系统田间配置对棉花冠层光辐射及产量的影响

在杏棉间作系统内,研究不同田间配置条件下,棉花群体冠层光辐射特征及对产量的影响。结果表明,棉花单株叶面积随着株距增大而增大,群体叶面积指数(LAI)随着株距增大而减小。光合有效辐射及光截获率随着棉花冠层高度不同而不同,在棉花全生育期表现为冠层顶部>冠层上部>冠层下部;在棉花不同生育时期不同处理差异明显,在营养生长期间距1.85m、株距8cm的田间配置光合有效辐射及光截获率最大,生殖生长时,间距1.45m、株距10cm的田间配置的最大。毛地皮棉产量表现为株距10cm配置时最高,比株距12cm、8cm的分别高4.69%、19.96%;净地皮棉产量则表现为株距8cm配置时最高,比株距10cm、12cm分别高7.18%、30.91%。综合分析冠层结构及不同田间配置处理的棉花产量,认为在6a株行距配置为3m×6.5m的杏树行间,种植的棉花田间配置为间距1.45m、株距10cm的10行棉花时产量较为理想。     

数字图像估测棉花光合有效辐射吸收比例

研究利用数字图像技术估测棉花光合有效辐射吸收比例的方法,以期为棉花生长状况的动态监测提供依据。2013-2014年设置不同株行距配置试验,在棉花关键生育时期通过数码相机、线性光量子传感器分别测定棉花覆盖度和光合有效辐射吸收比例。结果表明,不同配置方式下,fCover和fAPAR的季节变化规律基本一致,生育后期由于非绿色器官的增多致使低估fCover;fCover与fIPAR和fAPAR呈线性的极显著正相关,与LAI和干物质呈指数的极显著正相关;综合分析2a数据,建立图像覆盖度估测fAPAR的模型(R2=0.895,SE=0.076);根据独立试验数据对估测模型进行检验的结果显示,模型的决定系数(R2=0.964)较高且预测误差(RMSE=0.058)较小。因此,图像覆盖度是一种简便、快捷、有效地估测棉花光合有效辐射吸收比例的方法。