荒漠林高光谱与光学影像植被指数(Ⅵ)的比较

【目的】利用地面遥感和航天遥感数据结合植被指数实现快速调查,研究各数据中植被指数的差异。【方法】用地面高光谱数据和光学影像中分别对梭梭林和柽柳林进行归一化植被指数(NDVI)、重归一化植被指数(RDVI)和土壤调节植被指数(SAVI)3种植被指数的提取,并进行比较。【结果】在高光谱Ⅵ中,梭梭林和柽柳林的3种VI的数值大小和变化趋势都很接近,特别是SAVI和RDVI,但NDVI的变化较其他2种大;而在光学影像Ⅵ中,梭梭林和柽柳林的NDVI和SAVI的数值基本保持在一定范围内,且变化幅度微小,而RDVI的数值和变化趋势均较大,相对不稳定。【结论】高光谱数据所提取的NDVI和SAVI均大于光学影像,而光学影像所提取的RDVI均大于高光谱数据,RDVI对植被覆盖度更敏感。     

基于无人机多光谱影像的地物识别

【目的】利用2018年5和6月获取的无人机多光谱影像对北京市大兴试验基地的部分农田进行地物类型提取研究。【方法】确定感兴趣地物种类,对影像进行时相与光谱特征分析,然后确定归一化植被指数NDVI、归一化绿蓝差异指数NGBDI、修正型比值植被指数MSR和红边波段反射率可以作为最优分类特征,通过基于光谱变量阈值分割的决策树分类法,实现地物分类,并提取种植面积,选取基于目视解译的地面调查数据进行方法验证。【结果】基于时相与光谱特征的决策树分类方法有较好效果,该方法用于小麦、果树和大棚的提取,误差值分别为10.68%、6.06%和16.48%,面积提取误差在17%以内,对无人机多光谱遥感影像进行地物识别具有一定的适用性。【结论】无人机低成本、高效率的优势为农田信息及时获取提供参考。     

基于机载高光谱端元提取分析棉花生长期光谱变化

【目的】棉花在不同生长期的波谱曲线变化具有规律性,研究其时间序列上的反射光谱变化趋势与规律并监测长势,为基于无人机多光谱、高光谱遥感的作物长势监测提供借鉴和参考。【方法】使用多旋翼无人机搭载Rikola高光谱成像仪,获取棉花从花期到后期之间的高光谱影像。使用纯净像元指数算法和最大单形体体积算法进行端元提取,并以SR-3500光谱仪采集的地面光谱曲线为标准,光谱角度为评价指标,依次从端元提取算法效果、不同航高数据对比、光谱相关性、多期光谱曲线变化趋势等分析。【结果】最大单形体体积算法在60、80、100 m航高下波谱角度结果分别为0.065 8、0.065 9、0.067 7,相较于纯净像元指数算法结果更接近地面光谱仪数据,具有较优的相关性(R²均在0.99以上),且能更好地提取小样本端元。航高对端元提取的影响较小,同种算法在不同航高下提取结果差异均在2%以下。不同生长期棉花波谱曲线变化呈规律性,吸收谷与红边值在7月中旬到达峰值。标准植被指数与比值植被指数在7月上中旬达到最大值(0.841 7、11.630 5),增强型植被指数、差值植被指数、优化土壤调节植被指数在7月中下旬达到最大值(0.818 9、0.501 3、0.501 2)。【结论】最大单形体体积算法可较好的从棉花高光谱影像中提取出棉花波谱曲线,且100 m为较优的无人机数据采集航高。棉花在7月光合作用最大,对红光的强吸收、近红外波段强反射现象最为明显。     

伊犁绢蒿荒漠草地3种主要植物光谱及植被指数改进

【目的】伊犁绢蒿荒漠草地是新疆草地生态系统的重要组成部分,研究其主要植物地面光谱和植被指数特征是实现物种识别的基础,准确而实时获得群落物种组成变化、提高草地监测的质量和效果。【方法】借助SOC710 VP成像光谱仪,采集4月伊犁绢蒿荒漠草地群落高光谱影像,提取伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)、角果藜(Ceratocarpus arenarius)、叉毛蓬(Petrosimonia sibirica)和群落的原始光谱数据,通过反射率(REF)、吸收率(ABS)及其一阶微分(GREF和GABS)的变换提高光谱辨析度,分析并筛选敏感波段;通过各波段之间的相互组合计算NDVI值和DVI值,并以全波段计算的NDVI值和RVI值作为参考,筛选出优于全波段且差值最大植被指数。【结果】(1)3种主要植物光谱曲线相近,差异主要体现在光谱值的大小,在可见光400~780 nm和近红外波段780~820 nm的反射率均表现出角果藜>伊犁绢蒿>叉毛蓬>群落的特征;(2)通过反射率REF、吸收率ABS、一阶微分反射率GREF和一阶微分吸收率GABS的变换能够进一步扩大其光谱特征,相对稳定的波段有蓝光波段490~530 nm,绿光波段510~560 nm,红光波段620~760 nm,近红外波段780~820 nm。(3)GABS和ABS变换下490~530 nm和780~820 nm波段组合计算的NDVI’和RVI’在3种主要植物间的差异大于全波段和其它波段计算的NDVI’和RVI’。【结论】对敏感波段的反射率和吸收率进行一阶微分处理,并用于改进植被指数,能够提高伊犁绢蒿荒漠3种主要植物的识别效果。     

基于LST/VI的冬小麦农田含水量监测研究

利用MODIS数据提取了7种不同植被指数(LST/VI)作为遥感参数,将其与地面实测含水量进行相关性分析,探索不同植被指数与土壤、植株含水量的关系,旨在为山西省冬小麦农田含水量监测提供科学依据。结果表明:与植被供水指数相比,LST/DVI和LST/RDVI在拔节期进行冬小麦干旱监测较好;而在抽穗期LST/PVI、LST/SAVI可代替LST/NDVI来监测冬小麦干旱;成熟期利用LST/PVI进行干旱监测,其效果明显好于LST/NDVI。     

几种植被指数探测低盖度植被能力的研究

以京津源风沙治理区延庆县为例,利用2002年ETM+数据,对NDVI、RDVI、SAVI和MSAVI四种植被指数探测低盖度植被的能力进行了对比研究。并以NDVI为基础,采用混合像元分解模型,反演出基础盖度,分别建立不同VI与植被覆盖度的相关模型。通过分析不同VI随植被覆盖度增加的反映速率变化及不同覆盖条件下不同VI的取值范围的变化发现,NDVI在各盖度段数值都比较大,对低盖度植被反映最敏感,探测低密度绿色植被的能力最强,MSAVI次之,RDVI和SAVI探测低盖度植被的能力则较差。     

不同遥感影像空间分辨率对川西南山地常绿阔叶林有效叶面积指数估测的影响

【目的】分析遥感影像不同空间分辨率对LAIe估测结果的影响。【方法】基于地面调查的83个20 m×20 m样地和Landsat-8、SPOT-5、Pleiades-1遥感数据,以川西南山地常绿阔叶林为研究对象,运用偏最小二乘回归分析法,估测了2 m、10 m、30 m 3种尺度(粒度)上区域森林有效叶面积指数(LAIe)。【结果】3种分辨率的遥感数据提取的植被指数NDVI、SAVI对LAIe估测最为重要(Landsat-8:NDVI、SAVI的VIP=1.662;SPOT-5:NDVI、SAVI的VIP=1.573;Pleiades-1:NDVI、SAVI的VIP=1.423)。3种传感器的NDVI、SAVI的相关系数大于0.8,均达极显著水平。对LAIe回归估测检验显示,Landsat-8的决定系数R2=0.793,精度P=79.8%;SPOT-5的决定系数R2=0.853,P=84.4%;Pleiades-1的R2高达0.898,估测精度最高,达89.5%。【结论】不同空间分辨率的影像对LAIe估测有显著影响,使用高空间分辨率数据能显著提高LAIe估测精度。     

基于荧光参数的棉花盛铃期水分状况高光谱监测

【目的】研究棉花盛铃期反射光谱、荧光参数Fv/Fm(PSⅡ最大光化学量子产量)的变化特征,确立叶绿素荧光参数与棉花冠层高光谱植被指数的相关关系。为高光谱遥感监测棉花的水分状况提供理论依据。【方法】选用棉花品种新陆早45号和新陆早62号,采用美国ASD地物高光谱仪测定田间试验条件下,设置4个不同灌水量处理,研究2个棉花品种盛铃期的冠层反射光谱,同期利用PAM-2100叶绿素荧光仪测定棉花叶片的Fv/Fm,并用相关软件对棉花的反射光谱数据及Fv/Fm进行处理并作相关分析,建立相关回归模型。【结果】不同水分处理条件下,棉花冠层反射光谱的变化趋势相似;棉花新陆早62号盛铃期的单叶荧光参数Fv/Fm与棉花冠层高光谱反射率在350~514 nm、612~692 nm和1 945~2 076 nm波段范围内呈极显著正相关,而在708~1 361 nm和1 621~1 740 nm波段范围内呈极显著负相关;采用敏感波段构建植被指数NDVI(归一化植被指数)和RVI(比值植被指数),RVI与Fv/Fm的相关性较高(r_RVI-Fv/Fm=-0.721 5^**,n=20,P<0.01);建立Fv/Fm与RVI的估算模型方程,Fv/Fm估测值与实测值呈极显著线性正相关(r_{估测Fv/Fm-实测 Fv/Fm}=0.723 0^**,n=20,RMSE=1.186×10^-2)。【结论】利用荧光参数Fv/Fm与植被指数RVI的相关关系,可以监测棉花盛铃期的水分胁迫状况。     

基于无人机影像的棉花株高预测

【目的】 利用无人机遥感技术,快速、无损和高通量地获取田间株高表型信息,预测棉花品种(系)的长势监测及产量。【方法】 以无人机(UAV)搭载高清数码相机构成低空遥感平台,获取110份处于花铃期棉花品种(系)影像,测定地面实际株高;利用拼接软件与高清数码影像,生成研究区数字表面模型(DSM)和高清正射影像(DOM);基于高清的DOM和DSM,利用克里金插值法生成研究区离散地面高程值(DEM),经作差提取棉花株高(CHM),利用不同棉花品种(系)实测株高(H)与提取的棉花株高(CHM)作回归分析。【结果】 通过DOM可快速无损地监测花铃期各棉花品种(系)长势、叶色性状差异及分布状况,经DSM和克里金插值法提取的DEM和棉花株高分布图得出,研究区整体地势较平坦,高低落差仅0.5 m。所建株高模型R²达到0.846 9,验证模型R²也达到0.758 1。【结论】 利用无人机影像生成的DOM、DSM和克里金插值法生成的DEM,提取的棉花花铃期株高(CHM)精度较高,无人机搭载数码相机进行棉花株高测定具有较好的适用性。为大范围的棉花田间株高观测提供一种新的研究方法是可行的。     

基于数字图像棉花黄萎病诊断与防治的管理远程监测

【目的】获得病害的典型病害植被指数特征及其病害防治管理,为诊断和防治棉花黄萎病提供有效工具,为病害监测模型和防治管理提供决策支撑。研究冠层图像RGB至HIS空间的变换与典型病害植被指数的关系,通过Relief-F算法获得棉花黄萎病症状变化敏感的特征,构建病害监测模型。【方法】采集与结构、叶绿素相关的植被指数与棉花黄萎病症状特征的数字图像,与病害植被指数和病害严重度等级的识别有较好的对数关系。获得病害症状特征变化的典型谱段,构建棉花黄萎病病情指数,建立病害病情监测模型。【结果】获得与棉花叶片结构、叶绿素相关的植被指数和棉花黄萎病症状特征的数字图像,与不同严重度病害植被指数和病害严重度等级的诊断具有对数关系。提取棉花黄萎病症状特征变化的典型谱段,构建病害监测模型,建立防控棉花黄萎病数据的安全架构。【结论】实现获取棉花黄萎病病害的发病情况的监测和病害防控管理,为棉花黄萎病大面积精准监测和防控提供新的思路。     

刺盘孢属真菌PCR检测方法的建立

【目的】刺盘孢属(Colletotrichum)真菌是重要的植物病原菌,引起植物炭疽病。建立刺盘孢属真菌PCR检测方法。【方法】比对分析刺盘孢属及其近似属的ITS序列,设计刺盘孢属特异性引物,建立PCR扩增体系,验证引物的特异性和灵敏度。【结果】设计出刺盘孢属特异性引物ITS-c3/c4,建立了刺盘孢属常规PCR检测体系。建立的PCR体系能从刺盘孢属菌株中扩增出449 bp的特异性条带,刺盘孢属的近似属菌株未能扩增到条带。灵敏度试验可检测到DNA的浓度为2.2 pg/µL。【结论】用建立的PCR体系对炭疽病梨果实样品进行检测,可从发病组织中检测到刺盘孢属真菌。建立的PCR方法可靠、灵敏度高,能够快速、准确检测出刺盘孢属真菌。     

不同浓度环氧虫啶对多异瓢虫成虫存活及繁殖的影响

【目的】 研究不同浓度环氧虫啶对多异瓢虫成虫存活及繁殖力等生命参数的影响。【方法】 利用喷雾塔进行定量喷雾,测定不同浓度环氧虫啶处理24 h后多异瓢虫成虫的存活情况,计算LC₂₀及LC₅₀。利用这2个浓度处理多异瓢虫成虫,逐日记录成虫的存活情况以及产卵量、卵孵化率。【结果】 环氧虫啶对多异瓢虫成虫的LC₂₀及LC₅₀分别为2.29和12.51 mg/L。经这2个浓度环氧虫啶处理后,多异瓢虫雌雄成虫寿命均显著缩短(P<0.05),产卵前期显著延长(P<0.05);对照组与LC₂₀处理组的产卵量差异不显著(P>0.05),但LC₅₀处理组产卵量显著降低(P<0.05);对照组卵孵化率显著高于2个处理组(P<0.05)。【结论】 环氧虫啶对多异瓢虫成虫具有一定的毒杀作用与亚致死效应。     

高温处理对肉苁蓉寄主梭梭种子萌发相关性研究

【目的】研究萌发前高温处理对梭梭种子萌发的影响,分析高温对荒漠植物肉苁蓉寄主梭梭种子萌发的作用。【方法】以新疆荒漠植物肉苁蓉寄主梭梭种子为材料,萌发前以5个高温(46、49、52、55和58℃)和6个时间(6、9、12、15、18和21 min)处理。【结果】不同温度和时间处理对梭梭种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均有显著影响,且两者交互作用达到显著性影响,随着处理温度和时间的增加种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均先增加后降低,高温处理对种子萌发有一定的抑制。【结论】(1)温度为52℃,时间为9 min时,梭梭种子发芽率最高,达(55.00±0.30)%,温度为58℃,时间为9 min时发芽率为0.00%;(2)4℃储存6个月后的梭梭种子没有明显的热冲击效应;(3)梭梭种群的退化与梭梭种子的萌发率没有直接联系。     

新疆野生梯牧草种质资源分布与保护利用

【目的】 研究野生梯牧草在新疆的地理分布与种的分布区形成和结构、群落特征以及开发利用与保护,为新品种选育、种质创新、种质保护提供基础材料和科学依据。【方法】 以新疆野生梯牧草(Phleum. pratense L.)为研究对象,调查种质资源的分布、群落学特征。【结果】 (1)新疆是我国野生梯牧草分布的重要区域,集中分布于天山山地的中段和西段海拔1 900～2 200 m山地草甸植被中;(2)梯牧草在天然草地中数量极少,在群落中常以伴生种和偶见种出现,少有以优势种出现的种群分布;(3)在天然草地中,梯牧草种群个体空间分布多数地段呈聚集分布,随机分布形式较少。【结论】 新疆野生梯牧草具优异的种质资源特性,有重要的开发利用价值。     

棉长管蚜和棉蚜对受蚜虫取食胁迫棉花植株的选择行为

【目的】 研究棉长管蚜和棉蚜对其胁迫棉花的选择行为。【方法】 以无翅棉长管蚜和棉蚜成蚜为研究对象,测定棉长管蚜和棉蚜对种群密度和不同时间蚜虫胁迫的棉花行为反应。【结果】 不同种群密度棉长管蚜取食胁迫下,棉长管蚜对低密度取食胁迫的棉花与健康植株选择性上不存在差异性,而高密度则存在显著差异;棉蚜对高密度棉长管蚜取食胁迫选择性上存在显著差异。不同种群密度棉蚜取食胁迫下,棉长管蚜对被取食胁迫棉花与健康植株的选择性上不存在差异性,棉长管蚜能够适应棉蚜为害的棉花;而棉蚜对高密度棉长管蚜和棉蚜取食的棉花与健康植株选择性上存在显著差异,取食胁迫密度越高则选择差异性越大。随着棉长管蚜取食胁迫棉花时间的延长,棉长管蚜对短时间取食胁迫的棉花选择性上不存在差异性,而在取食胁迫3、5 d的棉花上存在显著差异;取食棉蚜仅在取食胁迫5 d的棉花上存在显著差异。棉蚜取食胁迫棉花不同时间后,不同受害程度棉花对后期棉长管蚜的寄主选择性不存在显著性差异。【结论】 棉花蚜虫取食偏向选择健康植株,易造成田间扩散,导致棉花受害。棉长管蚜能够适应棉蚜为害的棉花,且与棉蚜长期在田间共存。     

啤酒花挥发油成分及其杀螨活性分析

【目的】测定4种植物精油的杀螨毒力,分析其有效成分,为新型植物性杀螨剂的研究提供理论依据。【方法】通过水蒸气蒸馏法提取4种植物精油,叶片浸渍法测定不同植物精油对土耳其斯坦叶螨的毒力。【结果】啤酒花、香青兰精油对土耳其斯坦叶螨的触杀活性较好,LC₅₀分别为13.30、26.28 mg/mL,其中啤酒花的活性最好;驱虫斑鸠菊、欧洲鳞毛蕨精油的触杀活性较弱,LC₅₀分别为47.50、83.09 mg/mL。通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对活性植物啤酒花的精油进行成分分析,从啤酒花精油中分离鉴定出48个化合物,主要成分为1a, 2, 5, 5-四甲基-反式-1a, 4a, 5, 6, 7, 8-六氢-γ-铬烯(17.15%)、(S, E)-3, 7, 11-三甲基-6, 10-十二碳二烯酸甲酯(8.26%)以及石竹烯氧化物(7.99%)等。【结论】啤酒花精油杀螨活性较好,具有开发为天然杀螨剂的潜力。     

盐胁迫下盐穗木miR393b与预测靶基因HcTIR1的表达及相关性

【目的】研究盐胁迫下盐穗木生长素通路中miR393b和预测的靶基因TIR1的表达模式和相关性。【方法】采用生物信息学方法预测盐穗木miR393b的靶基因;通过qRT-PCR方法检测盐胁迫下盐穗木miR393b及预测靶基因HcTIR1(transport inhibitor response1)的相对表达模式,并分析其相关性。【结果】miR393b成熟体在不同植物种中高度保守;盐穗木miR393b预测的靶基因为TIR1;盐胁迫处理,盐穗木同化枝中两基因响应高盐胁迫,并具有一定的负相关性。【结论】盐穗木miR393b和预测的靶基因响应高盐胁迫,二者具有一定的负相关。该结果为进一步探讨盐穗木miR393b与预测靶基因TIR1的生物学功能奠定基础。     

扁桃棉花间作对棉田主要害虫及捕食性天敌的影响

【目的】 研究扁桃棉花间作对棉田主要害虫及其主要捕食性天敌的影响,为扁桃棉花间作模式下棉田害虫防治和天敌的保护利用提供理论依据。【方法】 采用目测法,调查2种扁桃棉花间作棉田和单作棉田棉花的主要害虫及捕食性天敌的种群数量。【结果】 扁桃棉花间作(南北向)有利于棉田蚜虫和捕食性天敌的发生,扁桃棉花间作(东西向)则不利于其发生。扁桃棉花间作不利于棉田牧草盲蝽的发生;扁桃棉花间作对棉田棉蓟马和棉铃虫的发生无影响;不同类型棉田烟粉虱的发生与虫源地距离有关。扁桃棉花间作有利于棉田蜘蛛的发生。【结论】 扁桃棉花间作对棉田主要害虫及捕食性天敌存在一定的影响。     

建立矮膜苞芹HPLC指纹图谱

【目的】建立矮膜苞芹药材高效液相指纹图谱,为矮膜苞芹药材的质量控制及开发利用提供科学依据。【方法】采用HPLC法,WondaCract ODS-2 C₁₈色谱柱(4.6 mm ×250 mm,5 μm),流动相乙腈: 0.1% 甲酸水梯度洗脱,流速1.0 mL/min,柱温30℃,检测波长283 nm。测定10批药材的指纹图谱,运用《中药色谱指纹图谱相似度评价系统》和统计软件中聚类分析、主成分分析及偏最小二乘法-判别分析对指纹图谱进行分析。【结果】标定出共有色谱峰13个,10批药材中有7批指纹图谱的相似度 >0.9。【结论】建立了矮膜苞芹指纹图谱共有模式,所建立的方法具有良好的精密度、稳定性和重复性。