棉花氮素营养诊断与追肥推荐模型

利用主动遥感光谱仪Green Seeker进行棉花的氮素营养诊断,建立棉花冠层归一化植被指数(NDVI)的氮素追肥推荐模型,实现棉花氮素的精准管理。利用2011—2012年不同氮肥处理的田间试验数据,建立棉花冠层NDVI与施肥量、NDVI与产量的定量关系,结合氮肥效应函数建立光谱氮素推荐模型,并利用2013年的独立试验数据进行田间验证。结果表明:总体上施氮量增加棉花冠层NDVI值增大,但当氮肥增加到一定量时NDVI值不再增加,在棉花盛蕾期、花期、盛铃期和初絮期,随着氮肥施用量的增加,棉花NDVI值均呈线性增加的趋势;全生育期最佳施氮量为294.7 kg/hm2,棉花盛蕾期、花期、盛铃期和初絮期NDVI临界值分别为0.695、0.833、0.881和0.809;NDVI每低于临界值0.001单位所需施肥量分别为0.24、0.91、1.11和0.16 kg/hm2。经田间验证,在保证产量的前提下,光谱推荐可减少施肥量,缩小地力之间的差异,达到按需施肥的目的。     

基于Greenseeker光谱法的棉花氮素营养诊断研究

利用主动遥感光谱仪(Greenseeker)对新疆2个主栽棉花品种4个施氮量条件下2年生育期间的冠层归一化植被指数(NDVI)值进行测试,研究不同施氮量对棉花冠层NDVI值、植株氮素积累速率和叶片全氮含量的影响以及田间条件下简便、快速、非接触性的作物氮素营养状况诊断方法。结果表明:在棉花生育期内,冠层NDVI值呈单峰曲线变化,峰值出现在出苗后90d左右,以后逐渐降低;NDVI值和棉株氮素积累速率呈正相关关系,决定系数R~2在盛花期达到最大,为0.844.7;NDVI值变化趋势与叶片全氮含量呈正相关,决定系数R~2在盛花期达到0.7980。棉花冠层NDVI值随着施氮量增加而提高,不同氮素处理间NDVI值在盛花期和花铃期达极显著差异;主动遥感光谱仪在棉花生长的盛花期和花铃期可以预测棉花氮素养分状况。     

不同氮水平下棉花冠层NDVI分析与产量估测

以2011—2013年连续3个棉花生长季的田间试验数据为基础,利用GreenSeeker获取冠层归一化差值植被指数(NDVI),研究不同氮营养条件下棉花的产量变化、冠层NDVI值随施氮量和生育期的动态变化,以及NDVI与产量的相关性定量分析,建立基于NDVI的棉花产量估算模型。结果表明,生育期冠层NDVI值总体上呈"低-高-低"变化趋势。棉花4个生育期(盛蕾期、花期、盛铃期和初絮期)的NDVI值与产量的相关系数(r)分别为0.7137、0.847 9、0.897 9、0.692 6,在花期(P=0.003 4)、盛铃期(P=0.000 8)达到极显著正相关。经验证,NDVI能够估测关键生育期的产量,其中以盛铃期预测精度最高(R2=0.908 2,RSME为301.67 kg/hm2,RE为5.15%)。     

绿洲连作棉田土壤重金属富集特征及评价

对新疆绿洲区不同连作年限棉田土壤中重金属元素As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn富集特征进行研究,并根据地质累计指数法对污染程度进行分级。结果表明,随连作年限延长,元素As、Cd、Zn含量总体呈上升趋势,而元素Hg、Cu、Pb、Cr含量总体呈下降趋势,元素Ni的全量整体变化不大;As逐年累积达轻度-中等污染,元素Cd累积达中等-强污染,元素Hg在土壤中含量水平已达到强-极强污染程度。棉田土壤中As、Cd与全磷含量达极显著相关性,表明长年连作条件下,磷肥的施用影响重金属元素的富集程度,因此棉田的耕作制度及施肥量应作适当调整,避免加重重金属污染。     

利用GreenSeeker与SPAD监测棉蚜发生量

为探究快速获取棉蚜信息的方法,在人工计量棉田棉蚜发生量的基础上,采用SPAD-502叶绿素测定仪测定棉花植株叶绿素含量,GreenSeeker手持式高光谱仪同步测定棉花冠层光谱(NDVI、VI_2、REDrefc、NIRrefc),最后分析棉蚜发生量和棉花冠层光谱信息与棉花叶片SPAD值的相关关系。结果表明:(1)NDVI和NIRrefc均与棉蚜发生量呈极显著负相关,VI_2与棉蚜发生量呈极显著正相关。其中,VI_2值和有翅蚜的三次函数拟合效果最好(P=0.923 73)。(2)SPAD值与棉蚜发生量呈极显著负相关,其中,SPAD值和无翅蚜的对数函数拟合效果最好(P=0.854 79)。模型的构建在一定程度上为棉蚜的间接、无损和快速监测和管理提供理论基础和技术手段。