基于图像的金桔重量预测方法研究

为提高金桔重量检测的智能化程度，基于图像进行金桔重量预测研究。在自主构建的图像采集系统试验平台上采集600张金桔图像，基于图像使用Python语言结合OpenCV计算机视觉库编程求解金桔果实大小像素值，根据实际重量数据使用最小二乘法、线性法、多项式法等进行数据拟合，构建基于金桔图像的重量预测模型。试验结果表明，基于金桔图像构建数学模型对金桔的重量进行预测具有一定地可行性和科学研究价值，其中线性法的预测模型方程为y=7.27×10^-6x+23.032，多项式法的预测模型方程为y=1.199×10^-15x³-1.082×10^-9x²+3.053×10^-4x-2.773，最小二乘法的预测模型方程为 y = 2 . 564 \times {10}^{-8} \sqrt{x} ( - 9 . 688 \times {10}^{-6} x^2 + 2531870 . 247 )。     

滨海盐渍麦田施用微生物菌肥的降盐效果及冬小麦长势响应

本文旨在探究滨海盐渍麦田施用微生物菌肥的降盐效果及冬小麦长势响应。选择黄河三角洲滨海盐渍麦田,布设不同种类生物产品、不同用量微生物菌肥的小麦田间试验,采集土壤盐分、小麦株高、SPAD值、冠层NDVI和小麦产量数据,以各处理间的对比分析及方差分析方法,系统分析微生物菌肥对盐渍麦田的降盐效果及其冬小麦长势响应。结果表明：不同种类的生物产品处理均有一定降盐效果,表层和下层含盐量均有所下降,降幅在11.66%~33.89%之间,其中微生物菌肥的降盐效果最为明显。各处理小麦SPAD值增幅在22.78%~31.64%之间,NDVI值增幅27.18%~44.74%,产量增幅1.85%~20.49%,微生物菌肥处理效果最佳。微生物菌肥施用量小于7 kg/hm²时,降盐效果随施用量增加而加大,冬小麦长势和产量提高明显,施用量超过7 kg/hm²后则效果降低,最佳施用量为7 kg/hm²。滨海盐渍麦田施用微生物菌肥有明显降盐效果,并对冬小麦的长势和产量有积极影响。     

基于高光谱分数阶微分的烟叶SPAD值估测

基于高光谱分数阶微分估测烟叶SPAD值,旨在提升高光谱数据估测烟叶SPAD值的准确度。首先,确定估测烟叶SPAD值的最优变换方式,并进行分数阶微分处理;然后,基于相关性分析、袋外数据(OOB)重要性、随机森林(RF)相结合的方法,筛选特征波长;最后构建烟叶SPAD值估测模型。结果表明：（1）估测烟叶SPAD值的特征波长主要有绿波段(499、500 nm),红边波段(634、636、702、703、732 nm)、近红外波段(972、1286、1289、1295、1298、1316 nm)、短红外波段(1450、1453、1456、1806 nm)。（2）以1.9阶次的特征波长所构建的RF-SPAD模型的精度最高,R²=0.690,较0、1、2阶次分别提高了22.1%、42.6%、87%,RMSE=2.799,比0、1、2阶分别减少了13.5%,20.2%,27.8%。利用1.9阶次特征波长构建的RF-SPAD模型较整数阶次模型有效提高了烟叶SPAD值的估测精度,为高光谱分数阶微分技术估测SPAD值提供了新的思路。     

基于冠层光谱的早籼稻籽粒粗蛋白含量估测

利用2019年长江中下游早籼稻早中熟组种质资源为材料,分析主要生育期冠层光谱反射率与籽粒粗蛋白含量的关系,筛选出可用于早籼稻籽粒粗蛋白含量预测的敏感生育期和敏感波长,建立了基于敏感波长和光谱参数的籽粒粗蛋白的一元线性、多元线性、指数和多项式预测模型,用决定系数（R ²）、均方根误差（RMSE）和相对误差（RE）对模型精度进行评价,以期找到估测早籼稻籽粒粗蛋白含量的最适模型。研究发现,在孕穗期514、580、638和695nm波长处冠层一阶微分光谱反射率与籽粒粗蛋白含量相关性达到极显著水平;在基于敏感波长的估测模型中,四元线性模型估测效果最佳,其建模集R ²、RMSE和RE分别为0.566、0.342%和2.874%,验证集R ²、RMSE和RE分别为0.518、0.154%和1.303%;在基于光谱参数构建的估测模型中,DSI(R′₅₁₄和R′₆₃₈)为自变量构建的多项式模型估测效果较优,其建模集R ²、RMSE和RE分别为0.638、0.312%和2.639%,验证集R ²、RMSE和RE分别为0.581、0.230%和2.307%。     

耕层土壤含水量间接光谱估测模型

为克服光学卫星遥感只能获取表层土壤光谱信息而不能用于直接估测耕层土壤含水量的局限性,建立基于表层土壤高光谱的耕层土壤含水量间接估测模型。以山东省济阳县85个潮土样本的含水量及高光谱数据为基础,根据表层与耕层土壤含水量的内在关系,建立耕层土壤含水量间接光谱估测模型。结果表明,表层土壤光谱反射率的对数变换效果较好,以1339、1457、1745、1969、1996 nm波段的对数变换值为估测因子,采用多元线性回归模型建立的表层含水量估测模型的决定系数为R ²=0.8911,平均相对误差为13.67%;土壤耕层与表层含水量之间存在着显著的相关性,R ²=0.8131;耕层土壤含水量间接光谱估测模型的精度较高,决定系数R ²=0.8138,平均相对误差为9.66%。研究表明,山东省济阳县潮土表层、耕层含水量之间存在着显著的相关性,利用表层土壤光谱间接估测耕层土壤含水量是可行有效的。     

氮肥用量与运筹方式对晚籼稻产量及花后干物质积累与转运的影响

旨在建立晚籼稻合理氮肥施用技术,探究了氮肥用量与运筹方式对晚籼稻产量及干物质积累与转运的影响。以‘益9优447’和‘益9优651’为试验材料,设置2个氮肥用量和3种氮肥运筹方式,并以不施氮处理为对照,测定产量及其构成因素、干物质积累量和剑叶SPAD值等指标。与不施氮处理相比,施氮可增加晚籼稻有效穗数12.3%~61.9%,降低花后剑叶SPAD值衰减率5.9~8.5个百分点,增大花后干物质转运量0.8~1.1倍,提高花后干物质转运率5.5~10.2个百分点和增加产量23.5%~35.6%。氮肥运筹方式对晚籼稻产量及干物质积累与转运的影响较小。氮肥用量270 kg/hm²与运筹方式基肥:分蘖肥:穗肥:粒肥=40%:20%:25%:15%组合处理的产量及干物质转运量与转运率最高。氮肥用量180 kg/hm²与氮肥运筹方式基肥:分蘖肥:穗肥=60%:20%:20%组合处理的氮肥农学利用率最高。氮肥用量为180 kg/hm²时,应增加氮肥基肥使用比例;氮肥用量为270 kg/hm²时,可适当增加氮肥后期追肥次数和比例。     

基于无人机多光谱的华北平原花铃期棉花叶片SPAD建模方法研究

华北平原地区棉花叶片SPAD光谱特征有待探明,其最适宜建模方法亦有待研究。笔者针对华北平原棉区,基于无人机多光谱探索其叶片SPAD光谱特征和最佳建模方法。以德州市夏津县大李庄棉区为研究区,利用无人机获取棉花花铃期的多光谱图像,同步测定棉花叶片SPAD值;对原始光谱进行预处理并组合构建光谱指数,进而采用相关分析筛选出6个棉花SPAD特征光谱指数;分别采用BP神经网络(BPNN)、多元逐步回归(MSR)和支持向量机(SVM)方法构建棉花SPAD值定量分析模型,并对模型验证、对比,优选最佳模型和建模方法,进而定量分析研究区棉花叶片SPAD空间分布。结果表明:棉花叶片SPAD的特征波段为红光和红边波段;入选模型的特征光谱指数为r、r*reg、(reg-r)/(reg+r)、r-g、r/g、$\sqrt{r^{2}+g^{2}}$;对比3种建模方法,BPNN模型精度最高,其建模集R²、RMSE分别为0.747、4.568,验证集R²、RMSE、RPD分别为0.758、4.142、2.135,确定为棉花叶片SPAD的最佳模型。基于BP神经网络模型进行棉花叶片SPAD的空间分布反演,反演值与实测值具有高度一致性,拟合结果较好。BP神经网络可以作为基于无人机多光谱的华北平原棉花叶片SPAD建模的优选方法,该研究可促进棉田定量遥感和棉花长势监测。     

增密减氮对弱筋小麦‘宁麦13’产量和品质的影响

为实现弱筋小麦优质稳产,解决当前弱筋小麦存在品质稳定性差的问题。本试验以弱筋小麦‘宁麦13’为试材,结合方差分析等方法研究增密减氮对弱筋小麦的产量、群体质量指标以及籽粒品质的影响。结果表明,在240 kg/hm²施氮水平条件下,随着密度的增加,小麦LAI、干物质积累量均呈先增加后下降的趋势,密度超过240×10⁴/hm²会导致LAI、干物质积累量、产量下降。在240×10⁴/hm²密度条件下,施氮量超过240 kg/hm²会导致小麦叶面积指数、SPAD值、花后干物质积累量和产量下降。适当的增密减氮有利于提高弱筋小麦的优质稳产,而过量增密减氮则会导致小麦产量下降,品质不稳定。为实现产量和品质的最优化,生产上推荐采用种植密度为240×10⁴/hm²,施氮量为180 kg/hm²,氮肥运筹为7:1:2:0的栽培模式。     

单萜酚类化合物与苯醚甲环唑和噻呋酰胺混配对立枯丝核菌的抑菌活性研究

为探究单萜酚类化合物与杀菌剂混配对立枯丝核菌的抑制效果,筛选能够防治水稻、玉米纹枯病的药剂,本研究分别将百里香酚、香芹酚与苯醚甲环唑、噻呋酰胺混配,通过菌丝生长速率法测定了其对R. solani的抑菌活性,并以孙云沛法评价了单萜酚与杀菌剂混配的增效作用。试验结果表明：香芹酚、百里香酚与噻呋酰胺以1:5、1:4、2:3、3:2、4:1和5:1比例混配均表现出协同增效作用,其中香芹酚和噻呋酰胺4:1混配的抑菌效果最好,EC₅₀值为0.928 mg/L,共毒系数(CTC)为1397.39;香芹酚与苯醚甲环唑以3:2、4:1和5:1比例混配以及百里香酚与苯醚甲环唑以2:3、4:1和5:1比例混配也表现出协同增效作用。百里香酚和香芹酚对苯醚甲环唑和噻呋酰胺增效作用明显,香芹酚与噻呋酰胺的4:1混剂对R. solani抑菌活性高,具备应用于水稻、玉米纹枯病的防治的潜力。天然单萜酚类化合物与杀菌剂以一定比例混配能够显著提高其抑菌活性,在杀菌剂研发、筛选中具备很高的研究价值。     

马铃薯组培苗时期不同LED光源处理对温室移栽后植株生长和微型薯结薯的影响

不同LED光源下培养的马铃薯组培苗在形态特征上差异明显,为探索这种差异是否会对其移栽后产生进一步影响,试验研究了100%红光(R)、100%蓝光(B)、100%绿光(G)、75%红光+25%蓝光(RB)、45%红光+35%蓝光+20%绿光(RBG)和100%白光(CK)6种光谱下培养4周的马铃薯组培苗温室移栽后植株的生长和结薯情况。试验结果表明,B处理的马铃薯组培苗移栽后缓苗期叶绿素荧光参数Fv/Fm和qP、结薯前期SPAD值及结薯期各器官生物量均始终高于CK和其他处理,且该处理下最大薯的干鲜重和有效微型薯占比分别较CK提高45.66%、45.09%和10.93%。R处理的组培苗移栽后结薯期地上部生物量显著高于CK,单株结薯数目提高29.60%,但有效微型薯占比较CK降低63.97%。G处理的组培苗移栽后生长和结薯指标均表现最差。组合光谱RB和RBG处理的组培苗移栽后的生长指标和微型薯产量及产量构成指标均与CK无显著差异。因此,单色红、蓝、绿光谱处理对马铃薯组培苗的影响会持续至其移栽后植株幼苗生长,甚至结薯期,组合光谱RB和RBG则不会。在马铃薯组培苗生产上,单色蓝光和单色红光作为照明光源具有潜在的应用价值,组合光谱RB和RBG可作为白色光源的替代光源。     

涝渍胁迫下辣椒叶绿素含量与SPAD值相关性模型建立及应用

为研究涝渍胁迫下辣椒叶片叶绿素含量与SPAD值(single-photon avalanche diode)相关性,使用叶绿素荧光仪和分光光度计法测量辣椒叶片叶绿素含量,探讨正常管理及涝渍胁迫下辣椒叶片叶绿素含量与SPAD值的相关性。结果表明,正常管理条件下所有品种SPAD值与辣椒叶片叶绿素含量呈正相关,能真实评价辣椒叶片叶绿素含量,其中‘汇丰二号’的4个拟合模型相关系数达显著,最优拟合模型为线性方程。涝渍胁迫严重干扰了使用SPAD值评价辣椒叶片叶绿素含量的准确性,短期胁迫与长期胁迫对不同品种的干扰程度存在显著差异。本研究建立了正常管理及涝渍胁迫下辣椒SPAD值与叶绿素含量最优相关性函数,经检验相关系数达显著水平的相关性模型可直接应用到相关研究中,测量SPAD值代入方程即可快速获取叶绿素含量,实现了对辣椒叶绿素含量的无损检测。     

基于叶片SPAD的棉花氮营养指数估算研究

为了探究不同施氮处理对棉花叶片SPAD值、生物量和氮营养指数(NNI)的影响,通过两年田间试验,设置5个施氮水平（即0、120、240、360、480 kg/hm²）,开展棉花叶片SPAD值、氮素吸收分配规律和生物量变化的研究。研究结果发现：棉叶SPAD值随施氮量增加呈增加趋势,在N4处理下获得最大值;建立棉花氮浓度稀释模型：N_c=3.02W_max^-0.24,分析表明棉叶SPAD与NNI之间呈正相关关系,相关系数R²为0.05~0.74;经验证,棉花不同生育时期的模型模拟性能较好,出苗后97天时相关系数达到最大。棉花叶片SPAD值与临界氮浓度存在显著的正相关关系,可以作为棉花氮营养诊断的指标。     

光照对芦苇生物生产力及光合能力的影响

为研究水陆交错带优良造林材料芦苇(Phragmites australis)对光照环境的响应规律,选择水岸不同光照生境分布的芦苇种群为对象,测定分析光照强度对芦苇生长、生物量积累及光合能力的影响规律。本试验在野外原位观测全光照和林冠遮荫条件下芦苇株高、地径、叶片SPAD值以及叶绿素荧光参数的基础上,采用全株收获法进行不同器官生物量的室内测定。结果表明：（1）林冠遮荫条件下,芦苇株高、叶片生物量和茎生物量比全光照条件下分别高30.95%,56.08%和84.37%;芦苇株高与地径和茎干重达到极显著正相关水平,分别为0.692、0.875。（2）种光照条件下的芦苇叶片的SPAD值存在显著差异;林冠遮荫条件下,芦苇叶片SPAD值大于全光照条件下25.98%。（3）林冠遮荫条件下显著促进了芦苇叶绿素荧光参数Fm与PSII最大光化学量子产量Fv/Fm的值,分别高达34.14%、10.73%。     

Spear yield and quality of white asparagus as affected by soil temperature

In three consecutive years two asparagus cultivars (Gijnlim, Grolim) were cultivated at three different temperatures in the ridge surface ranging from 12 to 26 °C to assess (1) the onset of spear yield, (2) the mean daily yield increase per plant, and (3) the establishment of spear quality defects. The objective was to determine the temperature dependence of the spear growth and quality of white asparagus with respect to different cultivars and the harvest year.

The mean time interval Δt from the beginning of the temperature treatment to harvest start was 16.5 d at the reference temperature of 20 °C. This time interval corresponded to a thermal time of 255 °C d at a base temperature of 4.4 °C. The mean yield increase per plant at the reference temperature was 17.4 g d⁻¹. The temperature dependence of Δt and was expressed by the relative change of these quantities per 1 °C alteration, which were on average 0.08 and 0.14 °C⁻¹, respectively. The frequency of quality defects (rusted spears, split spears, hollow/club-shaped spears, spears with open heads) and grade I quality depended significantly (P < 0.05) on the temperature, cultivar, and harvest year. Generally, ‘Gijnlim’ showed fewer quality defects than ‘Grolim’, whereas spears without defects were most frequent for those grown between 18 and 22 °C. With rising temperatures, the frequency of split or hollow/club-shaped spears and spears with open heads increased, while the frequency of rusted spears decreased. The derived functions of yield and quality parameters should improve the controlling of the yield and quality of white asparagus spears at varying temperatures in the ridge.     

基于无人机多光谱影像的水稻冠层SPAD值预测研究

比较筛选水稻冠层SPAD值估测模型，为无人机多光谱遥感反演水稻SPAD值提供依据。利用无人机获取水稻拔节期、抽穗期、乳熟期的冠层多光谱影像，选取7种常用的植被指数，利用3种回归方法建立基于植被指数的水稻叶片SPAD值反演模型。结果表明，在不同生育期与水稻叶片SPAD值相关系数最高的植被指数不相同，拔节期最高的是GNDVI，抽穗期最高的是CI_Green，乳熟期最高的是CI_Rededge。抽穗期是水稻叶片SPAD值反演的最佳时期，模型具有较好的建模精度和估测效果，其中多元线性回归的建模精度较高，偏最小二乘回归模型的估测效果最好。试验结果可为水稻长势的实时无损监测提供参考。     

神府矿区土地利用与NDVI时空变化及其驱动因素分析

旨在研究矿区人类活动引起的土地利用变化及其对植被指数变化影响。以陕西省神府矿区为研究范围,应用线性趋势法和相关系数,结合土地利用和MODIS NDVI数据,分析了神府矿区土地利用与NDVI时空变化过程及其驱动因素。结果表明,2000—2010年神府矿区土地利用变化特征表现为耕地大面积转为草地和建设用地迅速增加。2000—2015年神府矿区NDVI总体呈线性增加趋势,线性增加速率为0.105/10a(P<0.001)。NDVI显著增加区域占矿区总面积的95.95%,仅有河流谷地、城镇附近区域NDVI呈减少趋势。耕地面积下降和建设用地面积扩张,导致NDVI降低,草地和林地面积增加,引起NDVI升高。神府矿区2000—2015年NDVI与气温以负相关为主,与降水以显著正相关为主,占区域总面积的97.79%,负相关以斑块状和线状集中在城镇附近和河流谷地。研究认为退耕还林还草工程实施和社会经济发展引起的城市扩张是神府矿区土地利用变化的主要驱动因素,而气候变化尤其是降水增加和草地、林地面积增加有力促进了NDVI的升高。     

不同成熟度烟株根际土壤无机氮含量与叶片SPAD值及氮含量的相关性分析

采用田间调查与室内检测相结合的方法,对云南省玉溪市澄江县烤烟生产上封顶后10～12天的不同成熟度烟株进行分析研究.结果表明,烟株根际土壤无机氮含量直接影响烟株成熟度及叶片全氮含量,而土壤水解氮(有效氮)含量高低对其基本无影响;正常落黄烟株的根际土壤无机氮含量为52.4～58.8mg/kg,5叶位、10叶位、15叶位及2...     

机械化条件下“豆玉”不同行距配置和减肥对作物产量及大豆光合特性的影响

研究大田机械化条件下不同玉米-大豆间作模式下的群体产量及大豆的光合特性,为筛选适合河南省玉米-大豆的行距配置和减肥施用提供理论基础。设置行比和减肥2个因素,玉米单作、大豆单作为对照,其中行比设置玉米大豆行比2:4间作(2/4J)、玉米大豆行比4:4间作(4/4J)2个处理,减肥处理在上面行比处理上减量20%(2/4N、4/4N),研究了不同行距配置及减肥条件下的作物产量及大豆LAI、干质量、SPAD值及叶片光合速率的影响。2年试验结果表明,玉米处理2/4J、4/4J、2/4N、4/4N比单作减产,LAI、干物质、SPAD值和叶片光合速率均显著低于单作,但减氮前后比较,除LAI指标外,干质量、叶片光合速率(Pn)和SPAD值没有显著差异。建议河南玉米-大豆间作模式行距配置和施肥管理中,玉米大豆间作行比2:4(2/4J)减氮20%处理2/4N更增加光合产物积累,从而提高大豆产量,提高间作效益。