不同施氮水平下棉花群体反射光谱的差异性分析

如何确定合适的氮肥施用量及其施用时期一直是精确农业中的重要问题.有关作物氮营养状态的遥感估测,已有大量的研究报道,主要是通过估测叶片中氮素的含量或积累量来诊断作物的氮营养状况.     

不同遗传型棉花品种光谱反射特性研究

不同遗传型棉花品种有不同的光谱反射特性,黄叶棉在可见光区的反射率最高,红叶棉最低,绿叶棉居中,绿叶鸡脚叶与普通叶无明显差异;黄叶棉和绿叶棉在可见光区的反射峰在５６０ｎｍ处,而红叶棉在６１０ｎｍ处;近红外反射率可在一定程度上反映棉花群体大小的差异。     

不同施氮水平下棉花生物量动态增长特征研究

在大田实验条件下,以定量方法系统地分析了黄淮海棉区(以河南安阳为试点)不同施氮水平(每公顷0 kg、120 kg、240 kg3、60 kg、480 kg)下棉株生物量的动态累积特征,结果表明:棉株地上、地下部分干物重的动态累积符合Logistic生长曲线,生物量的增长对氮肥施用量较为敏感;施肥量为360 kg.hm-2时棉田具有快速增长期启动早、持续时间短、增长速率大等特征,说明该施氮量利于棉花生长前期的生物量的快速累积,氮肥施用量过多或过少均不利于合理棉花群体的建立;不同的施氮量可以调节快速生长期的早晚和持续时间,同时亦可改变其干物质累积速率。生产中可以通过调节氮肥的施用量与时间获得高产。对于黄淮海棉区,适宜的施肥量为360 kg.hm-2,7月中旬为棉田肥水管理的关键期。     

棉花不同群体性状变化及相关性分析

通过棉花不同群体下植株各性状变化,并对其进行相关性分析。结果表明:群体变化与多数性状存在相关性,不同群体棉花在个体营养生长方面存在显著差异,农业生产中,应以不同群体下植株性状变化规律为依据,适时调整栽培管理措施,以达到高产目标。     

枯萎病对不同抗性棉花光谱特性的影响

在温室条件下,利用便携式高光谱仪研究不同抗病性品种在接菌后棉苗的冠层光谱特性.结果表明,冠层光谱反射率对棉花品种间的差异敏感,病情指数与光谱反射率呈负相关.对枯萎病抗性越强,则其在近红外区的反射率越大,而感病品种光谱反射率则很小;病情越轻,光谱反射率越高,而品种间两次测定的值也存在这种负相关性.病情指数和光谱反射率线性回归分析,近红外波段决定系数较高,表明该波段对病情指数比较敏感,可用来监测棉花枯萎病害.该研究对于遥感大面积监测棉花枯萎病的发生提供理论依据.     

棉花不同群体冠层特征的映像分析

棉田群体冠层特征对于研究棉花光合作用、蒸散作用等和创建棉花理想的高产株型模式非常重要。利用冠层映像分析方法研究棉花的冠层结构方法新、速度快、准确性高,可以同时测定叶面积指数ＬＡＩ、平均叶角度ＭＦＩＡ、透射系数ＴＣ及不同高度角和方位角范围内的消光系数和叶面积分布等。通过对不同遗传型棉花品种、麦棉两熟不同的配置方式和不同打顶时间对棉花群体冠层结构特征影响的研究表明,（１）中早熟棉花新品种（系）９４０９叶面积大,平均叶角度和透射系数均较适中,群体冠层结构较为理想。中棉所１２、１７、１９的叶面积指数、平均叶角度和透射系数也比较协调,有利于构建高产群体模式。（２）小３－２式和４－２式麦棉套种配置方式均可达到适当的ＬＡＩ,但４－２式应注意加强株型控制,以便促进棉花在纵横方向上的均匀生长。（３）打顶时间过早或过晚均不利于建成理想的群体冠层,７月中下旬打顶较好。另外本文还探索研究了应用该映像分析方法的操作技术和使用方法、范围等。     

新疆北疆棉花高产群体因素分析及其栽培技术途径

新疆高产棉花的单位面积收获株数高、总铃数多、果节总数稳定、成铃率高 ;盛花期至吐絮期 ,群体光合速率高 ,干物质积累多 ,给生殖器官分配比例高 ;高产棉田实行了“早密矮壮高”的栽培技术途径 ,提高了光温富照与水分、养分的同步性     

棉花不同配置方式群体光能分布规律的探讨

试验在黄淮地区棉麦两熟不同配置方式的棉田进行。测定表明,7月底封行期叶面积系数(F 或 LAI)为2.16～4.40,日光强和层次光强不同配置方式之间存在较大差异。中低产与高产田的六二和三一式(常规密度)群体消光系数(K)值大且不稳定,宽行过宽群体光浪费严重;四二式和高密度的群体 K 值小且稳定,光能分布合理。研究指出,两熟配置宜适当缩短行距以增加群体密度。7月底封行期最适 F 为3.5～4.0,实现这一指标,育苗移栽宜选用四二式配置方式,标准带幅宽150cm;采用密植密管促早栽培,每公顷密度75000株较为合适。     

黄河流域棉花综合群体品系的遗传多样性分析

为拓宽长江流域棉花品种的遗传变异,提高品种的抗黄萎病性能,采用19个黄河流域棉花品种相互杂交构建了棉花综合群体,在长江流域棉区进行育种选择,衍生出37个优良种质系。通过两年田间试验,对14个性状进行考查,结果表明:衍生种质系间在黄萎病抗性上的变异最大,其次为产量性状,但在纤维品质性状上的变异较小。分子水平的聚类分析表明,黄河群体衍生种质系存在较大的遗传变异,可以聚在不同的类群,与长江流域棉花品种有明显的区别。对衍生种质系进行性状考察,因子分析结果表明:前7个公因子的方差变异累积贡献率达83.08%,其中纤维品质因子、株型因子、产量因素因子和感病因子的特征值均大于1,其方差贡献率分别为28.45%、15.50%、12.07%、8.87%。     

高光谱数据与棉花叶绿素含量和叶绿素密度的相关分析

 通过获取棉花不同品种、不同种植密度单叶和冠层关键生育时期的反射光谱,与其相应的单叶叶绿素含量（CHL.C,下同）和冠层叶绿素密度（CH.D,下同）进行多元统计的逐步相关分析。结果表明,棉花冠层CH.D在其反射光谱762 nm波段处的相关系数达最大值（R_CH.D=0.8134^**,n=94）;对于一阶微分光谱,单叶CHL.C和冠层CH.D的敏感波段均发生在750 nm波段处,基于750 nm波段的微分数值,建立了棉花CHL.C和CH.D线性相关模型(R_CHL.C=0.7382^**,RMSE=0.1831,n=66;R_CH.D =0.9027^**,RMSE=0.3078,n=94）,为利用高光谱遥感技术精确提取反映棉花生长状况的叶绿素信息提供了依据。     

以冠层反射光谱监测水稻叶片氮积累量的研究

作物氮素状况是评价作物长势、估测产量与品质的重要参考指标,对作物氮素精确诊断与管理具有重要意义。本文以不同施氮水平下的4年田间试验为基础,研究了水稻叶片氮积累量与冠层反射光谱的定量关系。结果显示,在冠层单波段反射率中,460 nm、510 nm及760~1 100 nm的光谱反射率与冠层叶片氮积累量的相关性较好;近红外波段(     

用冠层反射光谱预测小麦叶片糖氮量及糖氮比

在不同土壤水氮条件下,研究了小麦中后期叶片碳氮状况及其比例与冠层光谱反射特征的关系。结果表明,叶片可溶性糖含量和积累量均随比值指数R(660, 460)的增加而降低,呈极显著负指数相关,而与其他植被指数相关不显著;叶片氮含量和氮积累量分别与比值指数R(950, 710)和R(950, 560)呈极显著正直线相关。发现小麦叶片糖氮比     

基于水稻冠层光谱特征构建粳型水稻籽粒蛋白质含量预测模型

水稻籽粒蛋白质含量是评价稻米品质的主要指标之一。本文以不同施氮水平下的4年田间试验为基础,系统分析了水稻成熟籽粒蛋白质含量与不同时期冠层反射光谱的相关性。结果显示,籽粒蛋白质含量与可见光波段(460~710 nm) 反射率呈负相关,与近红外波段(760~1 220 nm) 反射率呈正相关,其中孕穗期冠层单波段反射率与成熟籽粒蛋白质含量的相关性最高,在16个波段中以760 nm波段反射率与籽粒蛋白质含量的拟合效果最好,复相关系数达0.795。进一步分析比值植被指数、差值植被指数、归一化植被指数和红边参数等光谱参数与成熟籽粒蛋白质含量的相关性,运用线性逐步回归分析方法对相关拟合较好的16个参数进行筛选,建立了水稻成熟籽粒蛋白质含量（GPC）监测模型,GPC=－0.15× DVI(1 500, 950) + 3.00。利用不同年份不同品种及不同施氮水平下的观测数据对模型进行检验,预测值和实测值的精确度为0.56~0.86,准确度为0.85~1.18,根均方差（RMSE）为3.51%~19.91%,表明模型预测值与实测值之间符合度较高,对水稻成熟籽粒蛋白质含量具有较好的预测性。     

小麦叶片氮素状况与冠层反射光谱指数的关系

利用不同小麦品种在不同施氮水平下的3年田间试验数据,研究了小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱间的定量关系。结果显示,不同试验中拔节后叶片氮积累量均随施氮水平呈上升趋势,同时冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异。对于低、中、高蛋白质含量的品种类型,近红外区域若干相邻波段和可见光波段组成的比值植被指数与单位土地面积上叶片氮素积累量的相关关系均表现较好,因此可用760、810、870、950和1 100 nm反射率的平均值与660 nm组成的比值植被指数对不同蛋白质类型小麦品种的叶片氮素积累量进行定量监测,但回归方程的斜率在不同类型品种之间存在显著差异。本研究确立的小麦叶片氮积累量与冠层反射光谱的定量关系可用于不同的小麦品种、生育时期和施氮水平,为小麦氮素营养的监测诊断与精确施肥等提供理论依据和技术途径。     

基于冠层反射光谱的夏玉米叶片氮积累量估测

为实现夏玉米冠层氮素状况的实时无损监测,于2009—2010年连续2个生长季,通过不同玉米品种和施氮水平下的田间试验,研究夏玉米叶片氮积累量与冠层反射光谱的相关关系,提出叶片氮积累量的敏感光谱参数,并建立叶片氮积累量的定量估算模型。结果表明,夏玉米叶片氮积累量随施氮水平的提高而增加;可见光波段的460~670 nm和近红外区的780~1100 nm是监测玉米叶片氮积累量变化差异的敏感波段;归一化植被指数(NDVI)、优化的简单比值指数(MSR)、优化土壤调节植被指数(OSAVI)、修正土壤调整植被指数(MSAVI)和土壤调整植被指数(SAVI)与叶片氮积累量相关性较好。利用不同年际独立试验数据对监测模型进行检验,以OSAVI为自变量构建的叶片氮积累量监测模型效果最优,相关系数(r)为0.6745,均方根差(RMSE)为1.2368。利用本研究确立的玉米叶片氮积累量与冠层反射光谱的定量关系,可用来定量估测叶片氮积累量的变化状况。     

基于多视角反射光谱的冬小麦冠层叶片氮素营养监测研究

通过2个蛋白质含量不同的冬小麦品种和4个氮素水平的试验,研究传感器在垂直冬小麦垄平面上,冠层不同观测角度的反射光谱与叶片氮素营养的关系,改进小麦冠层氮素光谱诊断的理论与方法。结果表明,在本试验选择的7种植被指数光谱特征参量中,2个小麦品种均表现为比值植被指数（RVI[670,890]）与冠层叶片氮素含量（CLNC）相关性最高;不同视角的RVI与冠层叶片氮素含量关系中,0°、30°和90°的相关性最高;利用0°、30°和90°的RVI与CLNC进行模型拟合,其模型的决定系数是0°﹥30°﹥90°;在建立的0°模型中,京411小麦模型RMSE为0.2915,预测准确率为90.2%,中优9507模型RMSE为0.3827,预测准确率为87.2%。本研究证明改变反射光谱观测角度,能够提高冠层叶片氮素含量的光谱预测精度,不同小麦品种其光谱特征与冠层叶片氮素含量关系不同,在应用中要根据不同的小麦品种建立相应的模型。     

棉花冠层对不同灌水量的反应

讨论了北疆棉区推广棉种新陆早6号与新陆早8号在不同灌水量条件下的冠层结构特征的差异性,得出新陆早6号对限量滴灌反应不敏感,而新陆早8号对限量滴灌反应较敏感。因此在限量滴灌条件下选择新陆早6号种植较适宜。叶面积指数降低,叶片平均倾斜角度大,则群体散射辐射透过系数和群体直射辐射透过系数增加,对光能的截获率降低。由此得出了不同品种对灌水量的反应表现及理想群体冠层结构的合理指标,为增加棉花产量和提高水分利用率提供了理论依据。     

不同基因型棉花地上部干物质积累对氮素的响应

选取有代表性的3个棉花品种(美国抗虫棉33B、常规棉中棉所12和抗虫杂交棉中棉所46),在大田试验条件下测定不同施氮处理下(0、90、180、270、360kg.hm-2)的叶面积指数(LAI)、地上部干物质量和植株氮浓度的动态变化。运用指数线性生长模型对棉花地上部干物质积累过程进行模拟,并用幂函数模拟棉花氮稀释效应。结果表明:(1)棉花地上部干物质增长过程可以用指数线性模型模拟,模型参数能较好地反映基因型和氮肥处理对地上部干物质积累的影响。(2)棉花地上部氮浓度随干物质的增长而降低,模型能较好地反映不同基因型棉花氮素吸收能力的差异。(3)通过对棉花地上部干物质增长和氮稀释效应的模拟分析,认为田间最佳施氮水平为180kg.hm-2,过量施氮对3个棉花品种的干物质积累和地上部植株氮素吸收增加无明显影响。     

小麦叶片氮含量与冠层反射光谱指数的定量关系

本文以3种蛋白质类型的小麦品种在不同施氮水平下的3年田间试验为基础，研究了小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系。结果显示，不同试验中拔节后叶片氮含量均随施氮水平呈上升趋势，同时冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异。对于低、中、高籽粒蛋白质含量的品种，叶片氮含量与冠层反射光谱的归一化植被指数NDVI (1 220, 710)和红边位置均有密切的定量关系，决定系数在0.80左右。对于不同品质类型小麦品种，均可利用统一的回归方程描述其叶片氮含量随反射光谱参数的变化，对于低蛋白类型品种，采用单独的回归系数即可提高叶片氮含量估测的准确性。本研究确立的小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系可用于不同的小麦品种、生育时期和施氮水平，为小麦氮素营养的监测诊断与精确施肥等提供理论依据和技术途径。