基于双波段光谱仪CGMD-302的小麦叶面积指数和叶干重监测

为探究双波段光谱仪CGMD-302在监测小麦长势上的可靠性与精准性,同时使用高光谱仪UniSpec SC与双波段光谱仪CGMD-302测试各生育时期小麦冠层信息,并定量分析了植被指数NDVI、RVI、DVI与叶面积指数和叶片干重之间的线性关系。结果表明,基于相同波段反射率计算出的高光谱仪植被指数和双波段光谱仪植被指数均能较好监测小麦群体长势。在CGMD-302监测的叶面积指数模型中,拟合方程的决定系数(R~2)均高于0.89,用以检验模型的均方根误差(RMSE)和相对误差(RE)分别小于0.792和0.225;叶片干重模型中,决定系数(R2)均高于0.85,用以检验模型的均方根误差(RMSE)和相对误差(RE)分别小于440kg/hm~2和0.239。通过分析发现,施氮270kg/hm~2既能保证产量又能兼顾品质,可作为适宜施氮量。适宜施氮量下,拔节期和孕穗期小麦适宜叶面积指数分别为:3.65±0.09和5.95±0.32;适宜叶干重分别为:(1 554±168)和(2 231±130)kg/hm~2。结合CGMD-302监测模型可推算出拔节期和孕穗期适宜冠层群体的植被指数区间并应用于冠层群体诊断。     

利用冠层反射光谱和叶片SPAD值预测小麦籽粒蛋白质和淀粉的积累

 研究了不同土壤水氮条件下小麦抽穗后叶片氮素状况和籽粒蛋白质及淀粉积累动态与叶片SPAD值、冠层光谱反射特征的关系。结果表明,小麦抽穗后叶片氮积累量与叶片SPAD值、冠层反射光谱分别呈显著的指数和线性相关;籽粒蛋白质积累量与叶片氮积累量呈显著线性负相关,而成熟期籽粒蛋白质积累量与抽穗后叶片氮转运量呈线性正相关。叶片SPAD值与籽粒蛋白质和淀粉积累量均呈二次抛物线关系;比值指数R(1 500,610)和R(1 220,560)分别与籽粒蛋白质积累量和淀粉积累量呈显著负指数相关。因此,叶片SPAD值和比值指数可以     

基于APSIM模型的不同氮肥方案小麦叶面积指数的模拟研究

【目的】了解黄土丘陵沟壑区域旱地春小麦叶片的生长规律.【方法】在田间试验的基础上,调试APSIM模型参数,利用调参后的APSIM模型模拟低氮量N_1、中氮量N_2和高氮量N_3 3种氮肥方案下小麦整个生育期叶面积指数的动态变化过程.【结果】APSIM模型对不同氮肥方案下小麦叶面积指数的模拟有较高的精度,均方根误差(RMSE)范围在0.100～0.366,决定系数(R~2)介于[0.808,0.975],有效性指数(Me)的范围在0.507～0.911.在中氮方案下的RMSE值最小,R~2值最大,Me值最大.【结论】在中氮方案下APSIM模型表现出更好的一致性,更高的解释程度和更好的有效性;其次是低氮方案;高氮方案下的模拟效果较差.     

基于便携式作物生长监测仪的水稻生长指标光谱监测研究

为验证作物生长监测仪无损监测水稻各项长势指标的准确性,并建立基于CGMD302作物生长监测光谱仪的水稻叶面积指数、生物量、氮积累量的监测模型。本研究通过实施5个氮素水平的水稻田间实验,采用甬优538和浙优18 2个水稻品种,利用仪器监测水稻冠层从分蘖期至灌浆期归一化植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI),同步测定水稻叶面积指数、生物量和氮积累量3个农学参数,分析水稻叶面积指数、生物量、氮积累量随移栽后天数的动态变化,分别建立了叶面积指数、生物量、氮积累量与作物生长监测仪所测得光谱参数之间的预测模型。结果发现,水稻叶面积指数、干物重和氮积累量随施氮水平的增加而增大,随移栽后天数的增加逐渐变大。甬优538和浙优18在各个生育时期NDVI、RVI与叶面积指数、生物量、氮积累量的R²值均在0.7以上,具有极显著的相关性。构建的全生育期NDVI、RVI与叶面积指数、生物量和氮积累量呈指数函数关系,R²值均在0.75以上。因此,本研究所采用的作物生长监测仪器可用于准确地获取水稻冠层的NDVI和RVI,实时有效地反映和监测水稻的生长状况。     

基于冠层RGB图像的冬小麦氮素营养指标监测

[目的]本文旨在探索基于冬小麦冠层RGB图像的氮素营养指标实时监测方法,为实现简便、准确的冬小麦氮素营养诊断和推荐施肥奠定基础。[方法]基于3年次的冬小麦大田氮肥梯度试验,采用数码相机在返青期和拔节期垂直拍摄冠层RGB图像。分析图像特征参数绿红通道比值(G/R)、绿红通道差值(GMR)、红光标准化值(NRI)、绿光标准化值(NGI)、色相(H)和冠层覆盖度(CC)与植株氮素生理指标间的关系,筛选氮素营养监测指标的最优图像特征参数,构建氮素营养指标估算模型。[结果]CC与冬小麦地上部生物量、氮积累量和叶面积指数(LAI)三者间的相关系数最高,分别为0.87、0.85和0.84(P0.01);其他特征参数与三者间的相关系数相对较低,其中H为0.81、0.77和0.79,NRI为-0.80、-0.77和-0.77,G/R为0.73、0.63和0.76,GMR为0.66、0.67和0.63。采用CC作为冬小麦氮素营养指标估算模型的输入参数,并分别使用异速生长函数和指数函数建立地上部生物量、氮积累量和LAI估算模型,异速生长函数这3个指标的估算模型R~2分别为0.82、0.76和0.82(P0.01),指数函数的R~2分别为0.80、0.74和0.85(P0.01)。利用独立试验数据对模型进行验证,异速生长函数模型预测值和观测值间的R~2平均为0.89(P0.01),地上部生物量、氮积累量和LAI预测值的均方根误差(RMSE)分别为31.09 g·m~(-2)、1.37 g·m~(-2)和0.16;指数函数模型预测值和观测值间的R~2平均也为0.89(P0.01),地上部生物量、氮积累量和LAI预测值的RMSE分别为28.95 g·m~(-2)、1.34 g·m~(-2)和0.17。[结论]异速生长函数和指数函数模型在利用CC对冬小麦氮素营养指标进行估算时均具有较好的预测性。基于RGB图像的监测方法操作简单、准确度高,可实时获取监测结果,具有较高的推广应用价值。     

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.     

基于无人机多光谱遥感的小麦长势监测研究

高效、无损的监测作物长势是现代精准农业的核心环节,无人机平台因具有成本低、数据获取效率高、测试高度及测试时间可按需调节等优点,在监测作物长势中发挥着地面平台和高空平台无法比拟的优势。本研究以小麦为研究对象,应用无人机搭载RedEdge-M多光谱相机获取主要生育时期的小麦冠层多光谱影像,并同步取样测量小麦叶片SPAD、地上部鲜重和干重,进一步探索基于无人机平台获取多光谱影像的预处理方法,提取小麦冠层反射率并筛选出适合作物长势监测的植被指数,构建基于无人机平台的小麦长势监测模型,结果表明,基于NDVI、SAVI、CCCI构建的多元线性回归模型精度更高、稳定性更好。预测小麦SPAD值的最佳模型为y=19.765+7.522NDVI+18.362SAVI+25.629CCCI,R~2为0.965;预测小麦地上部干重的最佳模型为y=-0.508+0.603NDVI+0.325SAVI+0.032CCCI,R~2为0.951;预测小麦地上部鲜重的最佳模型为y=-2.217+2.923NDVI+2.213SAVI-1.417CCCI,R~2为0.766。本研究结果可为园区和农场尺度小麦长势的实时监测提供有效技术支撑。     

控水增密模式对水稻减氮后光合生产特性的影响

为水稻减氮高产栽培提供理论依据,选用杂交籼稻品种成优981为试验材料,以常规高产栽培（T0施氮量187.5 kg/hm2、湿润灌溉 、密度20.0×104 穴/hm2）为对照,设置3种减氮栽培模式（T1,单一减氮栽培;T2,减氮增密栽培;T3,减氮控水增密栽培）,研究不同减氮栽培模式对水稻减氮后光合生产特性的调控效应。结果表明：与T0相比,单一减氮栽培 (T1)水稻的齐穗期叶面积指数、齐穗后剑叶叶绿素含量和SOD活性均显著降低,成熟期干物质积累量降低7.69%;减氮增密栽培（T2）较T1显著提高了叶面积指数和干物质积累量,但齐穗后叶片SOD活性和叶绿素含量降低,收获指数较低;减氮控水增密栽培（T3）较T2提升了齐穗期高效叶面积指数,齐穗后叶片MDA含量更少、SOD活性更高,叶片叶绿素SPAD值较高,抽穗至成熟阶段干物质积累量更高,最终实现减氮增产。     

滴灌春小麦植株干物质积累与分配特性及对产量的影响

为明确"一管6"滴灌条件下不同小麦品种、不同行间干物质积累与转运特征及其对产量的影响,以来自新疆、内蒙、宁夏等不同地区的7个春小麦品种为材料,研究距滴管带远近不同行小麦植株(距滴管带最近行记为R1、中间行记为R2,最远行记为R3)叶面积指数、开花期和成熟期植株各器官干物质积累量。结果表明:(1)不同春小麦品种行间叶面积指数大小与其产量呈正相关(R~2=0.50),‘克春11号’行间叶面积指数最大,依次为‘新春37号’‘宁春4号’行间叶面积指数变异系数最小;(2)试验春小麦品种行间籽粒产量与花后干物质积累量与成熟期干物质积累量均呈正相关(R~2分别为0.72与0.91),开花期与成熟期各器官干物质积累量均与产量呈正相关。(3)‘新春37号’‘克春11号’‘高原506号’‘宁春53号’与‘宁春4号’的R2与R3花后干物质积累量对籽粒的贡献率低于R1,但其花前干物质积累量转移率均高于R1;‘农麦2号’与‘津强7号’的R2与R3花后干物质积累量对籽粒的贡献率高于R1,但其花前干物质积累量转移率均低于R1;(4)开花期行间叶片干物质积累量的降幅对籽粒产量的降幅影响最大,穗+穗轴行间干物质的降幅对籽粒干物质积累量的降幅影响最小。有效穗数R2与R3相对于R1的降幅增大,开花期与成熟期各器官干物质积累量远近行间的降幅会减小,同时千粒质量与穗粒数的降幅也会减小。‘新春37号’与‘克春11号’在"1管6"滴灌模式下产量水平高,‘宁春4号’在"1管6"滴灌模式下行间产量变异系数小,叶面积指数与干物质积累量的行间稳定性均可为筛选品种在"1管6"滴灌模式下行间产量稳定性的参考指标。穗数的增大会使干物质积累与产量的行间差异变大,千粒质量或者穗粒数的提高有助于新疆滴灌小麦产量的提高。     

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。     

小麦生长动态对穗粒结构的影响分析

[目的]为扬麦14号的生产管理提供依据。[方法]于2005～2006年进行扬麦14号播种密度试验,使小麦形成不同的长势,研究长势与穗粒结构的关系。[结果]小麦的基本苗和总苗数、分蘖数、叶龄、株高、次生根条数、干物质积累量、抽穗期叶面积指数对穗粒结构的主要指标都有影响,影响最明显的是拔节期总苗数、越冬期单株分蘖数、冬前期和返青期叶龄、株高、冬前期和越冬期次生根条数、拔节期到成熟期干物质积累量和抽穗期叶面积指数。拔节期总苗数、冬前期单株成穗数、叶龄余数、冬前期株高、越冬期次生根条数、越冬期干物质重和抽穗期单茎叶面积对小麦单产的影响较大。[结论]小麦长势影响穗粒结构,最终影响产量和品质。通过人工干预使小麦长势向着高产优质的穗粒结构方向发展。     

匀播和施氮量对冬小麦群体、光合及干物质积累的影响

为探明匀播方式和施氮量对冬小麦群体、光合及干物质积累的影响,选用'新冬22号'('XD 22')和'新冬46号'('XD 46')为材料,采用裂区试验设计,主区播种方式设匀播(UN)和常规条播(DR)2个处理,副区施氮量设0(N_0)、150(N_(150))、300(N_(300))、450(N_(450))和600(N_(600))kg/hm~2 5个水平,测定冬小麦分蘖成穗、叶面积指数、净光合速率、干物质转运、分配及产量等指标。结果表明:1)一定范围内,随着施氮量增加,小麦单株茎数、成穗数和群体叶面积指数(LAI)增大;与DR相比,UN小麦单株茎数、成穗数、群体叶面积指数也增大,尤其增大了灌浆期叶面积指数。2)随着施氮量增大;匀播提高了小麦叶片净光合速率,尤其提高了冠层中、下部叶片的净光合速率。3)随着施氮量增大,小麦花前茎鞘、叶片干物质积累量、营养器官干物质转运量和转运率、植株营养器官干物质转运对籽粒的贡献率、穗数、穗粒数及产量均先增大后减小;与DR相比,UN提高小麦植株营养器官干物质转运量、转运率、穗数、穗粒数和产量,2个品种于N300和N450水平下产量达到最大;在N_0、N_(150)、N_(300)、N_(450)和N_(600)水平下,'新冬22号'UN比DR分别增产11.79%、5.36%、4.55%、5.24%和8.73%;'新冬46号'分别增产10.98%、7.07%、14.81%、14.55%和16.10%。综上所述,匀播方式改善了群体结构,提高群体中、下层的光合特性,促进营养器官干物质积累及向籽粒中的转移,进而提高产量,尤其施氮量为300和450kg/hm~2增产效果最佳。     

播量·追氮量互作对小麦生长发育·产量·性状和品质的影响

[目的]主要研究播种量与追氮量互作对小麦(Triticum aestivum Linn.)生长发育、产量和品质的影响,探索小麦高产优质生产的播种量与追氮量的最优组合。[方法]试验设播种量和追氮量2个因素,施入的氮肥为尿素(N 46%),播种量分3个水平(60、120、180kg/hm2),追氮量分4个水平(0、56、112、168 kg/hm2),随机区组设计。[结果]追氮量相同时,播量增大,茎蘖数越多,叶面积指数越大,干物质积累越大。播量相同时,追氮量对茎蘖动态、叶面积指数、干物质积累的影响较大,追氮量168 kg/hm2处理的茎蘖动态、叶面积指数、干物质积累均高于对应播量的其他3个基追比例处理;不同播量条件下,追氮量对小麦各群体结构指标影响规律不一致,播量与追氮量之间存在互作效应。另外,播量、追氮量对小麦容重、蛋白质含量、出粉率均有显著影响,而对含水量影响不大;播量、追氮量对小麦面粉品质有一定影响。播量180 kg/hm2、追氮量168 kg/hm2时最有利于产量提高;播量120 kg/hm2、追氮量168 kg/hm2的籽粒品质协调且最优。[结论]播量、追氮量对小麦产量和品质的调控效应显著,且播量与追氮量之间存在互作效应。     

玉米花生间作对玉米干物质积累与分配的影响

[目的]为肥料调控,实现玉米花生间作高产提供理论依据。[方法]设置单作玉米、玉米花生间作2种种植方式及180、360kg/hm22个氮水平,研究玉米花生间作对玉米干物质积累和分配的影响。[结果]与单作玉米相比,间作玉米降低了各生育时期的单株叶面积,提高了叶面积指数,单株干物质积累具有"前慢后快"的特点,减少了干物质向茎秆和叶片的分配,促进向籽粒分配,产量提高了38.47%～59.65%,收获指数提高了0.72%～3.02%。360kg/hm2的施氮处理明显提高了间作玉米单株叶面积、叶面积指数和各生育时期的干物质积累,促进干物质向秸秆分配,减少向籽粒分配,降低了收获指数。[结论]间作玉米单株干物质量高于单作玉米,促进光合产物向籽粒分配,提高了收获指数。间作玉米获得高产要加强后期的肥水管理。     

施氮和密度对寒地水稻干物质积累的影响

采用多元二次旋转回归正交组合设计,研究3个施期的氮肥用量(即基、蘖肥用氮量,穗肥用氮量,粒肥用氮量)、调节肥施用时间(叶龄计)及穴距等5个因素对粳稻垦鉴稻10号物质生产与积累的影响。结果表明,基、蘖肥施氮量与干物质积累量呈极显著的二次曲线关系、与中期干物质积累呈极显著正相关(R=0.504 5**)、与抽穗前15d至抽穗后25d的生物量呈极显著正相关(R=0.608 9**);穗肥施氮量与经济系数呈显著正相关(R=0.331 1*);穴距与前期生物量呈极显著负相关(R=-0.631 0**)、与后期生物量呈极显著的二次曲线关系(R=0.493 9**)。说明,通过提高基、蘖肥施氮量可显著提高群体的中期干物质积累、抽穗前15d至抽穗后25d干物质积累;适当减小穴距可提高前期物质生产量和后期物质积累量,而适当提高穗肥施氮量可提高群体的经济系数。因此,对试验因子中的基、蘖肥用氮量与穴距的控制可以实现对各期干物质积累的调控。     

新疆旱寒区不同施氮量、密度对冬油菜叶面积及干物质积累动态变化的影响

[目的]探索冬油菜在新疆早寒区密度与施氮量的最佳组合,完善高产配套技术.[方法]在油菜各生育期调查不同密度和氮肥施用条件下冬油菜的越冬率,并对不同密度和氮肥施用条件下冬油菜的干物质积累动态和叶面积指数、产量和经济性状等进行测定.[结果]不同密度与氮肥用量水平对冬油菜越冬率、叶面积指数、干物质积累动态及产量构成都有着一定影响,适宜的栽培密度和施氮水平下冬油菜越冬率、叶面积指数、干物质积累动态及产量构成与低密度、不施氮(CK)相比都有相应的增长.[结论]在新疆旱寒区冬油菜密度应控制在60×104株/hm2,施氮量控制在200 kg/hm2能获得相对最农艺性状和最高产量水平.     

氮肥运筹对超级稻生长和产量的影响

[目的]分析在同等施氮条件下前后期施氮比例对超级稻产量、叶面积指数及干物质积累量的影响。[方法]在大田栽培条件下,以超级稻品种宁粳3号为材料,设置氮肥运筹试验。[结果]按基蘖肥:穗肥为6∶4、5∶5施用,可提高单位面积穗数、颖花量、粒叶比,优化株型和群体,增加拔节-抽穗、抽穗-成熟的物质积累。[结论]按基蘖肥:穗肥为6∶4、5∶5施用可提高产量。     

喷施大量元素水溶肥对小麦花后叶面积及干物质积累转运的影响

在大田对小麦进行叶面喷施大量元素水溶肥试验,分别于开花期、灌浆期各喷施1次,分析对小麦花后叶面积、干物质积累转运的影响。结果表明,叶面喷施大量元素水溶肥可提高小麦生育后期叶面积指数,延缓后期叶片衰老,扩大光合作用面积,为合成更多干物质和高产奠定了基础。其中,667 m²喷施75 g处理,开花后各时期叶面积指数均显著高于其他处理;50 g、75 g处理可促进干物质合成,增加成熟期籽粒干物质占比;75 g处理增加了开花后小麦植株干物质积累量,提高了开花后积累的干物质在籽粒中的占比。     

施氮对稻茬弱筋小麦生长特性、品质与产量的影响

为探索安徽省沿淮稻茬弱筋小麦提升产量、品质的适宜施氮量，在大田试验的条件下，设置0、75、150、225和300 kg·hm^-2共5个施氮水平，研究施氮对安徽省沿淮稻茬麦区弱筋小麦产量、品质、干物质积累与转运，以及氮素利用效率的影响。结果表明，在0～300 kg·hm^-2,随着施氮量的增加，小麦分蘖数、株高、叶面积指数(LAI)和叶绿素相对含量(SPAD)均呈上升趋势，花后21 d小麦冠层光谱反射率在760～925 nm逐渐上升，在925～1 300 nm先升后降。在孕穗至成熟期，小麦干物质积累量和花前营养器官干物质转运量随着施氮量的增加呈先升后降趋势，花前营养器官干物质转运对籽粒的贡献率不断下降，而花后干物质生产量和其对籽粒的贡献率均逐渐升高。增加施氮量能提高小麦穗粒数和有效穗数，而小麦千粒重和籽粒产量均呈先升后降趋势，小麦籽粒产量均在225 kg·hm^-2施氮量处理下达到最大值，与不施氮处理相比，施氮量为75～300 kg·hm^-2时，试验点1和试验点2的小麦籽粒产量分别增加了127.58%～2...     

氮肥运筹对弱筋小麦宁麦9号群体结构和产量的影响

为给弱筋小麦优质高产氮肥的精量确定提供科学依据,以弱筋小麦宁麦9号为材料,研究了氮肥不同基追比对其群体结构和产量的影响.结果表明:小麦籽粒产量、茎蘖成穗率、最大叶面积指数、成熟期生物产量和花后干物质积累量与拔节期追氮比例均呈极显著二次曲线关系;成穗数、茎蘖成穗率、最大叶面积指数、成熟期生物产量和花后干物质积累量与产量呈显著或极显著正相关关系.弱筋小麦实现6100kg/hm2以上产量水平的氮肥运筹技术,即在总施氮量为225kg/hm2条件下,采用追肥在拔节期一次施用,以氮肥基追比6:4和5:5为弱筋小麦宁麦9号最佳氮肥运筹方案,该群体各项质量指标均较为合理,形成了高效群体,成穗数为477～486万/hm2,茎蘖成穗率为48.6%～48.9%.最适宜叶面积指数为6.92～7.08,成熟期生物产量和花后干物质积累量分别为14460～15330kg/hm2和4455～4515kg/hm2.