水旱地冬小麦植株氮素含量的高光谱监测

作物氮素状况是评价作物长势的关键指标之一,利用高光谱技术对水旱地植株氮素含量进行监测具有重要的实践意义。通过研究闻喜县水旱地小麦植株氮含量与叶面积指数(LAI)的定量关系,探索建立以LAI为中间变量的水旱地冬小麦氮素含量的监测模型的可行性。结果表明,水旱地冬小麦不同生育时期LAI特征波段不同,LAI与植被指数FDDVI,FDNDVI和FDMSAVI的相关性均好;冬小麦LAI与植株氮素含量在拔节期、抽穗期和灌浆期3个主要的生育时期均达到较好的相关性;水地冬小麦以FDNDVI(770,688 nm)为自变量建立的植株氮素含量监测模型最优,R2=0.849 9,RE=0.220 8,RMSE=0.060 2,RE和RMSE最小,预测性最好;旱地冬小麦以FDDVI(771,685 nm)为自变量建立的植株氮素含量监测模型最优,R2=0.802 9,RMSE=0.032 6,RE=0.17。研究结果可为实现水旱地冬小麦氮素的准确、快速、大面积的监测提供新的途径。     

作物氮素高光谱遥感监测研究

高光谱遥感技术在作物氮素营养诊断与监测中表现出强大的优势,具有广阔的应用前景。本文在介绍高光谱遥感技术发展和作物氮素高光谱遥感监测机理的基础上,从作物叶片、冠层及多角度三个尺度对作物氮素含量高光谱监测研究进行梳理,对研究现状进行分析,并提出今后发展方向,以期为有效开展作物氮素高光谱遥感诊断研究提供借鉴。     

基于高光谱遥感的小麦叶片糖氮比监测

 【目的】碳氮代谢反映植株生理状况和生长活力,是小麦籽粒产量与品质形成的生理基础,因而叶片糖氮比的实时无损监测对小麦生长诊断和氮素管理具有重要意义。本研究的主要目的是通过分析小麦叶片糖氮比与冠层高光谱参数的定量关系,确立小麦叶片糖氮比的定量监测模型。【方法】采用不同蛋白质含量的小麦品种在不同施氮水平下进行了连续3年大田试验,于小麦不同生育期采集田间冠层高光谱数据并测定叶片糖氮比值,进而分析建立冠层高光谱参数与叶片糖氮比的回归模型。【结果】小麦叶片糖氮比随施氮水平的提高而下降,随生育进程呈“高-低-高”动态变化模式。利用高光谱对叶片糖氮比进行监测的适宜时期为拔节期至灌浆中期,其中开花期最好。水分特征参数FWBI和Area980与叶片糖氮比关系密切,指数方程拟合决定系数（R2）分别为0.762和0.768,估计标准误差（SE）分别为1.27和1.28。色素特征参数（R750-800/R695-740）-1和VOG2为变量,指数方程拟合决定系数（R2）分别为0.718和0.712,估计标准误差SE分别为1.87和1.95。经不同年际独立试验数据的检验表明,以参数FWBI、Area1190、（R750-800/R695-740）-1和VOG2参数为变量建立的叶片糖氮比监测模型表现很好,预测精度R2分别为0.627、0.618、0.691和0.795,预测相对误差RE分别为19.2%、18.7%、17.9%和18.3%。【结论】与色素指数和水分指数相关的特征光谱参数可以有效地评价小麦叶片糖氮比的变化状况,利用FWBI、Area1190、（R750-800/R695-740）-1和VOG2 4个参数可以对生长盛期的小麦叶片糖氮比进行可靠的监测。     

基于高光谱遥感的花生叶片氮积累量监测模型的研究

作物氮素状况是评价长势、提高产量和改善品质的重要指标,因此叶片氮积累量的实时无损估测对作物生产的氮素管理具有重要意义。本研究选用大花生品种丰花1号为试验材料,在大田生产条件下,分析了花生叶片氮积累量与冠层高光谱参数的定量关系。结果表明,叶片氮素含量随生育进程逐渐下降,不同处理之间差异较小;叶片氮素积累量随生育时期推进呈现先升后降的单峰曲线变化趋势,在结荚期达到高峰。花生冠层光谱反射率在740～1 100 nm波段内随叶片氮积累量的增加而增加,叶片氮积累量的敏感波段主要存在于近红外平台和可见光区,其中,"红边"区域表现最为显著。通过微分等技术构造多种植被指数,对高光谱参数和叶片氮积累量进行相关回归分析,红边振幅(Dr)、氮素反射指数(NRI)、归一化植被指数(NDVI)各波段组合平均值及比值植被指数(RVI)与叶片氮积累量关系最密切,方程拟合决定系数分别为0.9194、0.8984、0.8918、0.8899、0.8794、0.8797。经另外一组独立数据的检验表明,对叶片氮积累量的预测以红边位置(REP)和Dr两个参数表现最优,预测的根均方差(RMSE)分别为1.78和1.10,相对误差为5.29%和3.59%。NDVI[Average(1230,1240,1250,1260),640]和土壤调整植被指数(SAVI)两个光谱参数预测的RMSE分别为1.15和1.19,预测相对误差为5.42%和7.41%。比较而言,Dr为自变量建立的模型,可以更好地评估不同条件下叶片氮素积累状况。     

不同类型小麦品种的氮素积累与籽粒灌浆研究——Ⅰ氮素积累的动态研究

对11个小麦品种的籽粒及植株N素积累过程的研究表明,在生长发育过程中,籽粒中的N素百分含量均呈高—低—高的变化趋势,但高蛋白基因型在籽粒灌浆加速阶段N素百分含量下降较少,整个过程变化较平缓,而低蛋白基因型则下降较多,波动较大。单粒蛋白含量和每穗蛋白产量的增长都呈S型曲线。叶N百分含量在开花后19—25d这一段时间内下降较剧烈,此期叶N含量下降的多少与籽粒含N百分量呈显著正相关。     

冬小麦籽粒氮积累量高光谱监测研究

为探究冬小麦籽粒氮积累量与冠层光谱反射率的定量关系,实现冬小麦籽粒氮积累量的无损快速监测,以连续2 a氮运筹试验为基础,结合偏最小二乘法(PLS)和逐步多元线性回归(SMLR)建立植株氮积累量(PNA)和叶片氮积累量(LNA)光谱监测模型,分析PNA和LNA与籽粒氮积累量(GNA)的定量关系,以PNA和LNA为中间变量建立GNA光谱监测模型。结果表明,基于PLS-SMLR建立的PNA和LNA高光谱模型监测效果均较好,且冬小麦PNA,LNA与GNA均有较好的定量关系;分别以PNA和LNA为中间变量建立的GNA光谱监测模型中,以LNA为中间变量的模型建模集和验证集表现均较佳,可以实现冬小麦GNA高光谱准确监测。     

基于不同土壤质地的小麦叶片氮含量高光谱 差异及监测模型构建

【目的】叶片氮素状况是小麦生产中精确施氮管理与调控的前提,实时无损监测叶片氮素状况对小麦生产管理具有重要意义。本文旨在综合分析不同环境下小麦冠层光谱响应差异,进而构建其估测模型,为小麦氮肥合理运筹提供技术支持。【方法】本研究基于3种不同土壤质地（砂土、壤土和黏土）、5种不同施氮水平（0、120、225、330和435 kg•hm-2）及3种河南省主栽小麦品种（矮抗58、周麦22和郑麦366）连续2年的大田试验,于小麦主要生育时期同步测定冠层光谱反射率和叶片氮含量,对3种不同土壤质地条件下小麦冠层叶片氮含量的高光谱响应差异进行比较,系统分析350—1 050 nm 波段范围内任意两波段组合而成的差值（DSI）、比值（RSI）及归一化差值（NDSI）光谱指数与叶片氮含量的量化关系,并建立估算模型。【结果】冠层光谱反射率在不同施氮水平和不同生育时期下存在明显差异,但趋势基本一致;比较3种土壤质地小麦冠层光谱反射率大小表现为：黏土＞壤土＞砂土,可以反映小麦实时田间长势。通过系统分析3种土壤质地小麦冠层反射光谱与对应叶片氮含量间的定量关系,表明在可见光和近红外区域均有较好的相关性,但敏感波段区域有所不同。对3种质地获取的样本进行系统分析表明,砂土、壤土和黏土质地小麦叶片氮含量分别以光谱指数NDSI（FD710,FD690）、DSI（R515,R460）和RSI（R535,R715）建模结果表现最好,决定系数分别达到0.88、0.87和0.87。经不同年份独立资料检验结果显示,基于上述光谱指数估测小麦叶片氮含量的预测决定系数分别为0.87、0.85和0.77,预测均方根误差分别为0.31、0.32和0.26。【结论】利用光谱参数NDSI（FD710,FD690）、DSI（R515,R460）和RSI（R535,R715）为自变量建立的估测模型分别可以较好地预测砂土、壤土和黏土3种质地小麦叶片氮含量。     

高光谱遥感在小麦条绣病气象监测中的应用研究

现代农业实现高效、低耗、优质的一项重要途径就是利用精准农业信息技术。高光谱遥感技术能够对农田作物的各阶段生长状态进行实时信息的快速获取,提供了精准农业信息技术的有效支撑。本文研究分析了高光谱遥感技术在小麦条绣病气象监测方面的应用,包括监测条绣病的基本原理、特点以及关键技术线路等。并通过试验方法,利用遥感的空间数据、地面数据模型以及影像等,实现了小麦条绣病病害监测可行性试验,最后对此项技术的应用前景进行了展望。     

高光谱遥感在小麦条绣病气象监测中的应用研究

现代农业实现高效、低耗、优质的一项重要途径就是利用精准农业信息技术。高光谱遥感技术能够对农田作物的各阶段生长状态进行实时信息的快速获取,提供了精准农业信息技术的有效支撑。本文研究分析了高光谱遥感技术在小麦条绣病气象监测方面的应用,包括监测条绣病的基本原理、特点以及关键技术线路等。并通过试验方法,利用遥感的空间数据、地面数据模型以及影像等,实现了小麦条绣病病害监测可行性试验,最后对此项技术的应用前景进行了展望。     

小麦花后叶片氮素变化动态与干物质积累的关系

小麦籽粒产量的三分之二以上来源于花后的光合产物积累,並且随着产量水平的提高比例也随着上升。小麦植株上部三张叶片作为花后的主要光合器官,其同化效率的高低在很大程度上决定了灌浆物质来源的多少。研究表明:花后叶片氮素含量水平与同化效率之间的关系极为密切,是影响光合产物积累量的主要因素。为此,我们分析了不同条件下小麦花后叶片氮素变化动态,以探讨氮肥用量及运筹方式对叶片氮素含量的影响以及叶片氮素含量与光合产物积累量之间的关系,并提出增加花后物质积累量的栽培技术途径。     

高光谱遥感监测农作物病虫害研究进展

农作物病虫害监测是有害生物综合防治必不可少的环节之一。在阐述高光谱遥感监测农作物病虫害原理的基础上,从光谱植被指数和导数光谱的角度入手,综述了近年来国内外高光谱遥感监测农作物病虫害的研究进展,体现了高光谱遥感在植保领域中广阔的应用前景。最后,还提出了研究中一些有待解决的问题。     

高光谱林业遥感分类研究进展

为了深入了解高光谱分类领域的研究现状,基于Web of Science数据库和CNKI数据库,检索了关于高光谱遥感分类的相关文献,并对文献的分布情况和研究方法等进行了归纳和分析.结果表明,关于高光谱分类的文献发布数量总体呈上升趋势,其中美国的文献发布量最多,热带森林类型受关注最多.采用最多的分类方法有最大似然法、支持向量机、随机森林、光谱角度制图和判别分析5种,5种方法各有优缺点,分类精度都较高,分类敏感波段大多在可见光、近红外和短波红外等波段.该研究可为高光谱林业遥感分类领域森林类型和分析方法的进一步研究提供参考.     

区域干旱遥感监测研究综述

介绍了几种干旱遥感信息模型,结果表明:卫星遥感技术可以在较短时间内连续获取大范围的空间信息,具有空间宏观性、多分辨率(光谱和空间)、周期性以及信息丰富等特点,能实现信息的快速收集和定量分析,大幅度减少野外工作量,提高工作效率,是目前最为有效的对地观测技术和信息获取手段。     

高光谱遥感在土壤研究中的应用

在分析高光谱遥感发展历史、技术特点的基础上,总结了高光谱遥感技术在土壤研究中的主要应用领域,并列举了国内外代表性研究情况。同时,结合现有研究热点,对未来高光谱遥感在土壤研究中的应用进行了分析和展望。     

高光谱遥感技术及其在草地及植被中的应用

随着高光谱遥感技术的发展及其自身的优点,其在植被中的应用备受关注。概括高光谱遥感技术的原理及相关植被指数,着重介绍高光谱技术在植被生长信息检测、产量预测、养分诊断等方面的应用,明确其在草地碳储量研究中的必要性以及相关研究进展,并提出今后的研究方向和应用前景。     

高光谱遥感技术在作物营养监测中的研究进展

高光谱遥感技术可以快速准确地获取农田作物生长状态的实时信息,为实施精准农业提供重要的技术支撑。该文综述了高光谱遥感技术监测作物N、P、K及叶绿素营养状况的国内外研究进展,并提出了一些今后研究的设想,以期促进高光谱遥感技术在作物营养领域的应用,为精确农业发展提供理论依据。     

高光谱遥感在荒漠化监测中的应用

论述并建立了适合于高光谱遥感技术的荒漠化监测指标,提出了基于高光谱分辨率数据处理算法的荒漠化监测评价指标信息的提取方法。初步构建了ＴＭ、高光谱分辨率成像光谱仪和地面调查相结合的荒漠化监测的技术框架。     

基于MODIS的农作物面积遥感监测及应用

MODIS遥感数据具有探测周期短、覆盖面积广、数据开放等优点,适合大尺度、动态的农业遥感监测应用。结合了MODIS遥感数据资源的特点和农作物物候特征,提出了基于MODIS的农作物面积遥感监测方法,并根据黄淮地区冬小麦种植面积提取的应用需求,选用地理空间数据云平台提供的3种MODIS数据产品进行了农作物面积提取。结果表明,使用5 d合成数据产品的提取精度较高。