基于冠层高光谱植被指数的水稻产量预测模型研究

及时、准确、快速的进行粮食产量预测预报对指导农业生产和国家制定粮食政策有重大意义。以不同水稻品种和施氮水平为试验因素,进行两因素裂区设计试验,在水稻拔节期、孕穗期和抽穗期测定其冠层光谱反射率,通过筛选出与产量相关性最高的最佳波段组合,计算最优波段组合组成的12种植被指数,并建立了基于单植被指数和多植被指数组合的水稻产量预测模型。结果表明,孕穗期,在401～723 nm波段范围内水稻冠层原始光谱反射率与产量呈显著负相关关系;各植被指数与产量的相关性达到极显著水平。基于单植被指数构建的水稻产量预测模型,以孕穗期线性模型精度最高(R²=0.436,RMSE=874.57 kg/hm²),最佳植被指数为重归一化植被指数(RDVI),模型表达式为y=7.7E+05×RDVI₍(455,456))+1.1E+04;基于逐步回归构建的多植被指数产量预测模型同样以孕穗期表现最佳(R²=0.443,RMSE=861.81 kg/hm²),最优植被指数为比值植被指数(RVI)、土壤调节型植被指数(...     

氮肥用量和基追肥比例对密植秋芝麻产量和冠层结构的影响

为了探索红壤旱地密植秋芝麻的节氮高产栽培技术,以品种金黄麻为材料,采用裂区设计,2016和2017年在江西省进贤县研究氮肥用量[即N_1(105kg/hm^2)和N_2(75kg/hm^2)]和基追肥比例[即Z_1(7∶3)、Z_2(6∶4)、Z_3(5∶5)、Z_4(4∶6)、Z_5(3∶7)]对芝麻产量和冠层结构的影响。结果表明,在N_1条件下,2016年Z_3的单株蒴果数较Z_2显著增加25.36%,Z_4的每蒴粒数和Z_2的千粒重较Z_1的分别显著增加19.96%和13.62%;不同的是,2017年Z_2的每蒴粒数较Z_3显著增加22.84%,对单株蒴果数和千粒重无显著影响。在N_2条件下,2016年Z_3的千粒重较Z_4显著增加6.42%,其它处理间的单株蒴果数、每蒴粒数、千粒重都无显著差异;N_2的平均产量(879.0kg/hm^2)较N_1显著增加22.3%;但是2017年N_1的平均产量(1 080.7kg/hm^2)较N_2增加8.1%。相同的是,两年的结果都表现为Z_2处理平均产量最高。芝麻产量表现为随着基肥的比例减少而先增后减。不同时期N_1的光能截获率和叶面积指数都显著高于N_2,且随生长发育进程而先增后减。不同位置的芝麻冠层光能截获率和叶面积指数都有显著差异,且随着测定位置的不断升高而降低。因此,氮肥用量为75kg/hm^2和基追肥比例为6∶4,有利于协调密植秋芝麻的群体冠层结构,保持秋芝麻的高产。     

重茬对大豆冠层结构和产量的影响

为了深入探讨重茬导致大豆减产的因素及解决重茬带来的生产障碍对策,采用"大田切片法"研究了大豆不同茬口类型(正茬、一年重茬和两年重茬)的冠层结构和产量变化.结果表明:重茬大豆冠层不同层次叶面积均低于正茬大豆,并且分枝数、荚数和荚重有相同的变化趋势,变化幅度随重茬年限增加而加剧.正茬大豆冠层叶片上、中、下层结构分布合理,重茬一年冠层叶片分布上层较多而中、下层较少,重茬两年叶面积在不同层次均有降低.重茬一年和两年分别较正茬大豆减产13.6%和38.6%.群体质量显著降低是重茬大豆减产的主要原因.     

小黑麦群体冠层结构及产量构成差异分析

为了解不同类型小黑麦冠层结构及产量构成差异,以加工型品种东农8809、饲用型品种东农5305和粮饲兼用型品种东农96026为材料,采用随机区组设计,探讨了三种类型小黑麦主要生育阶段的平均叶倾角、天空散射辐射透过率、太阳直射辐射透过率、消光系数和叶面积指数的特点。结果表明,加工型品种东农8809的消光系数小,生育后期叶倾角过大,出现漏光现象,这种不合理的冠层结构造成太阳辐射的浪费,使籽粒产量形成受到限制;饲用型品种东农5303的平均叶倾角在营养生长阶段最大,孕穗期降低,营养生长阶段较合理的冠层结构成为其较高叶面积指数形成的基础;粮饲兼用型品种东农96026的平均叶倾角、天空散射辐射透过率和直接辐射透过率均小,消光系数大,冠层结构合理,对光的截获能力强,籽粒产量最高。     

国外早熟大豆冠层粒重分布与产量的关系

对国外早熟大事产冠层产量分布特点及冠层产量百分比与小区产量的相关性进行了研究。结果表明：品种之间在产量空间分布的上层产量及下层产量存在显著差异，中层产量差异不显著；上层产量与小区产量呈显著正相关，下层产量与小区产量呈显著负相关，中层产量与小区产量无明显相关；在产量冠层结构中，上中层产量占全株产量比重较大的品种，其最终产量也相应较高。     

不同基因型冬小麦冠层温度与产量性状的关系

为分析小麦冠层温度与产量性状的关系,选用55个不同基因型冬小麦品种(系),在灌溉条件下研究了不同冬小麦基因型产量性状,冠层温度差异及二者的相关性.结果表明,基因型间冬小麦的冠层温度在开花期、花后7 d、花后21 d和花后28 d均存在极显著差异.除花后21 d外,不同测量时期在重复间也均有极显著差异.开花期和花后21 d的冠层温度分别与穗数和穗粒数呈显著相关,灌浆期间冠层温度与千粒重呈显著或极显著相关.冠层温度与产量的相关性依次为花后7 d>花后21 d>开花期>花后28 d>花后14 d>抽穗期,其中花后7 d和21 d的冠层温度与产量呈极显著相关(P<0.01).冠层温度在灌浆中后期持续偏低与冬小麦绿叶功能和衰老机制的延缓有密切关系,可用于鉴定冬小麦产量潜力.     

大豆植株不同冠层籽粒干物质积累动态及产量分布

研究了高产大豆品种新大豆1号、石大豆1号和黑农40在不同施氮水平(0、180、360 kg·hm-2)和不同密度(15、30万株·hm-2)处理下植株不同冠层籽粒干物质的积累动态及其产量分布.结果表明:大豆植株上、中、下层籽粒在形成过程中干物质积累的动态变化均极显著拟合于Logistic曲线方程;不同冠层中、下层籽粒到...     

水稻开花期冠层温度与土壤水分及产量结构的关系

在开花期对水稻进行不同梯度水分胁迫处理,研究了水稻开花期冠层温度与土壤水分状况及产量结构之间的关系。 水稻开花期冠层温度一般低于气温,但土壤含水量对冠层温度有显著影响,土壤含水量越低,水稻冠层温度越高,冠气温差绝对值越小,并且在13：00时冠气温差与对照差别最大,认为13：00可以作为测定冠气温差的最适时间。通过对开花时间进行观察,发现土壤含水量最低的处理,植株开花高峰提前,开花时间集中在花期的最初3 d,其平均穗长较小,穗重较轻;而土壤含水量较高的处理与对照一致,开花时间主要集中在花期中间时段,平均穗长较大,穗重较重。土壤含水量越低,每穗饱粒数越少。     

不同基因型玉米冠层温度与产量和水分利用效率的关系

2007年在甘肃陇东旱塬利用红外测温仪研究了19个基因型玉米冠层温度与产量、水分利用效率的关系。结果表明,不同基因型玉米在子粒灌浆期存在着冠层温度高度分异的现象,其差异可反应在产量和水分利用效率的不同上。无论灌浆初期还是中期或后期,旱地玉米产量、水分利用效率与冠层温度呈极显著的负相关(R²= 0.445～0.634),并且随着灌浆期推移,相关性增大。表明灌浆期冠层温度偏低的品种具有较高产量和水分利用效率,冠层温度可作为高产节水品种田间筛选的指标。     

不同肥料处理对豫麦34冠层结构特征及产量的影响

为给小麦合理施肥提供依据,在等氮条件下,研究了尿素、鸡粪和尿素与鸡粪配施三种肥料处理对豫麦34冠层结构特性和产量的影响.结果表明,在小麦拔节期,尿素与鸡粪配施处理小麦平均叶倾角最小,为 53.89°;叶面积指数、群体透光率、消光系数依次为4.63、0.055 和 0.63,均处在鸡粪处理和尿素处理之间.在孕穗期到灌浆期,尿素与鸡粪配施使小麦平均叶倾角介于鸡粪和尿素处理之间,为51.96°;叶面积指数、群体消光系数均最大,分别为5.80和0.66;群体透光率最小,为0.028.尿素与鸡粪配施的小麦穗粒数、穗粒重、生物产量、经济产量均高于鸡粪处理和尿素处理.综合来看,配施处理的小麦冠层结构适宜,株型最佳,群体光分布合理.     

浅谈冠层结构对玉米产量的影响

针对辽宁省这一特异生境下高产玉米的生产难度,分析冠层理论和光合作用原理,高产玉米的理想生长模式并解析其群体冠层内不同层次的结构特征、光合生理及微生态环境特点,旨在明确高产玉米冠层结构与冠层透光特性、微生态环境间的关系及其对光合作用、产量形成的影响,为高产玉米模式化栽培提供理论依据。     

种植方式对关中灌区冬小麦冠层光合及产量性状的影响

为优化配置关中灌区冬小麦种植方式,以小偃22、周麦18和西农805为试验材料,采用二因素随机区组设计,研究宽窄行(B1,30cm+16cm)和等行距(B0,23cm+23cm)种植方式对关中灌区小麦冠层光合及产量性状的影响。结果表明,与B0相比,B1处理对各小麦品种均有增产效果,其中,小偃22和西农805达到显著水平。B1较B0处理,各品种的有效穗数显著提高,小偃22的穗粒数下降不显著,西农805的千粒重显著增加;各品种灌浆期LI显著提高,小偃22和西农805灌浆期的LAI显著提高;小偃22在灌浆前期与灌浆后期的光合指数、周麦18灌浆后期的光合指数显著升高;西农805灌浆前期的光合指数显著降低,而灌浆后期显著升高;小偃22的花前贮藏物质转运量及其对籽粒的贡献率显著提高,西农805花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率和西农805的经济系数显著提高,周麦18受种植方式影响较小。综上所述,B1处理能够进一步发挥小偃22和西农805在冠层光截获、同化物质生产、干物质积累与转运、产量构成要素等方面的品种性状优势,从而实现增产。     

大垄双行疏密种植对玉米冠层结构及产量影响的研究

在大田试验条件下,以耐密品种郑单958为试验材料,在相同密度下研究常规种植、三比空、大垄双行和大垄双行疏密4种种植方式对春玉米产量形成及其冠层结构特征的影响。结果表明,田间种植方式的改变可以促进良好冠层结构的发育,影响玉米群体产量及其生长发育特征,具体表现主要在吐丝期之后。耐密品种以大垄双行疏密种植方式为宜,从吐丝期开始,叶面积指数增长最快,玉米叶片的光合性能最强,叶片功能期延长,积累最多干物质,产量为12 449.74 kg/hm²,比对照增加32.67%。大垄双行疏密种植方式对棕壤气候区可提高玉米单产,对玉米生产能力的提升具有十分重要的作用。     

单粒精播密度对花生冠层结构及产量的影响

为探明密度对单粒精播花生群体冠层结构及产量的影响,大田条件下,以花育22为供试花生品种,设置 每穴单粒和双粒2种播种方式,9万穴/hm2（D1）、12万穴/hm2（D2）和15万穴/hm2（D3）3个种植密度,研究了密度对花 生冠层透光率、冠层叶面积系数、叶片干重及农艺性状的影响。结果表明,随密度的增加,冠层中下部的透光率降 低,单粒播冠层透光率大于双粒播。D1密度下,花生冠层中上部的叶面积系数、叶片干重单粒播低于双粒播,冠层 中下部高于双粒播,而D2和D3密度条件下,冠层叶面积系数、叶片干重单粒播与双粒播差异不显著。随密度的增 加,花生主茎高、侧枝长和公顷果数显著增加,而单穴果数减少,单粒精播侧枝数多于双粒播。随密度的增加,花生 荚果产量呈先升高后降低的趋势,12万穴/hm2的种植密度荚果产量最高,单粒精播花生产量略高于双粒播。总之, 合理密植是花生高产的重要措施,与双粒穴播相比,单粒精播花生冠层下部透光率和叶面积系数高,侧枝多、饱果 率高,是实现花生高产高效的重要措施。     

氮肥施用对稻茬小麦冠层结构及产量、品质的影响

为给安徽省沿淮稻茬小麦高产栽培的氮肥合理运筹提供理论依据,通过大田试验,选用当地小麦主栽品种济麦22（半冬性中筋品种）和烟农19（半冬性强筋品种）为材料,设置0、90、180、270和360 kg·hm^-2 5个施氮水平,分析施氮量对两种基因型小麦冠层结构、产量及品质的影响。结果表明,在0~180 kg·hm^-2 施氮范围内,随着施氮量的增加,小麦株高、叶面积指数和叶片SPAD值显著上升,群体截获更多光能,冠层截获光合有效辐射显著增加,群体透光率显著降低,冠层光谱反射率在400～725 nm波段逐渐下降,在725～1 000 nm逐渐上升;随着施氮量的进一步增加,360 kg·hm^-2 施氮处理的各冠层指标与270 kg·hm^-2 施氮处理之间差异未达到0.05显著水平。籽粒产量随施氮量增加呈先升后降趋势,2个小麦品种产量均以270 kg·hm^-2 施氮处理最高。穗数、穗粒数均随施氮量增加而显著提高,都以360 kg·hm^-2 施氮处理最大,但180、270和360 kg·hm^-2 施氮处理间差异较小或不显著;千粒重则表现为先升后降的趋势,以90 kg·hm^-2 施氮处理最高。小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值均随施氮量增加而逐渐提高,除2014-2015年270和360 kg·hm^-2 两个施氮处理间差异不显著外,两年不同施氮处理间均差异显著。综合高产、优质、低环境风险的选择条件,沿淮稻茬麦区小麦季氮素在180~270 kg·hm^-2 范围内偏下限施用较为适宜,强筋品种烟农19可适当提高施氮量。     

灌水与施氮对夏玉米冠层结构及产量的影响

以郑单958为材料,在大田条件下研究不同水、氮处理对夏玉米冠层结构及产量的影响。结果表明,试验条件下,灌水使植株叶绿素含量（SPAD）增加、透光率减小,对产量无显著影响。施氮对冠层结构和产量的影响因灌水处理而不同,在不灌水条件下,增施氮肥增加叶片SPAD,提高穗位层叶面积指数（LAI）和产量,以施氮量375 kg/hm²时产量最高,较不施氮处理提高39.5%;在灌水条件下,增施氮肥增加各层LAI和SPAD,而使透光率减小,产量以施氮量225 kg/hm²时最高。氮肥偏生产力随施氮量增加呈明显下降趋势。从产量及氮肥高效利用看,高产玉米适宜的施氮量在225～300 kg/hm²之间,灌水与否取决于不同降水年型。     

旱地冬小麦灌浆期冠层温度与产量和水分利用效率的关系

为给抗旱节水品种的快速鉴定和筛选提供科学依据,在甘肃陇东旱塬利用红外测温仪测定了23个冬小麦品种的冠层温度,并分析了其与产量、水分利用效率的关系.结果表明,不同基因型小麦在籽粒灌浆期存在着冠层温度高度分异的现象,其差异可反映在产量和水分利用效率上.无论灌浆初期还是中期或中后期,旱地冬小麦产量、水分利用效率与冠层温度均呈极显著的负相关,并且随着灌浆过程的推移,相关性增大.这表明,灌浆期冠层温度偏低的品种具有较高的产量和水分利用效率,冠层温度可作为旱地高产节水小麦品种田间筛选的指标.     

深松与播期对玉米冠层结构及产量性状的影响

通过深松和播期对玉米冠层结构的调控,分析深松与旋耕条件下不同播期群体冠层结构特点,明确塑造高产群体冠层结构的耕作方式及适宜播期。采用裂区设计,主区耕法设2个水平(深松与旋耕),副区播期设3个水平(4月25日、5月10日和5月25日),研究深松与不同播期对玉米冠层结构及产量性状的影响。结果表明,深松可适当延长玉米生育进程,对玉米植株形态、叶面积指数(LAI)、群体光合势(LAD)、干物质积累特征参数及产量的影响均表现为深松>旋耕(CK);播期处理间其冠层结构、产量及产量构成因素存在显著差异,表现为早播>中播>晚播;随着播期推迟,早播(4月25日)产量较5月10日、5月25日分别提高3.61%和43.38%。说明深松条件下早播利于群体形成合理的冠层结构,可有效提高玉米产量。     

利用乙烯利塑造夏玉米凹形冠层对产量及其相关性状的影响

以紧凑型玉米品种浚单20为试验材料,通过拔节期不同的乙烯利喷施处理塑造不同的冠层结构,考察其对生长发育及产量性状的影响。结果表明:隔带(以2行为一带)喷施乙烯利的处理(间喷处理)可以形成凹形冠层,在高密度条件下,凹形冠层比全矮冠层(全层喷施乙烯利,全喷处理)及常规冠层(全层喷水处理,对照)表现出明显的增产效果,间喷处理增加了群体内边行优势并改善了群体下层受光状态。研究认为,通过人为措施(如隔带化控和高矮品种带状间作)塑造凹形群体结构是进一步提高玉米群体生产力的重要途径。     

宽幅带播对大穗型冬小麦冠层特征及产量的影响

为了解宽幅带播在小麦种植上的应用效果,在大田条件下,以兰考矮早八为材料,研究了宽幅带播种植对大穗型冬小麦冠层特征及产量的影响.结果表明,与常规条播比较,宽幅带播的小麦群体叶面积指数、冠层光截获量和相对湿度较高,而冠层温度较低,穗数显著增加,产量提高0.47％～13.70％.宽幅带播下随着行距增大,叶面积指数、光截获量和湿度降低,而冠层温度升高,穗数和穗粒数减少,千粒重增加,最终产量降低.宽幅带播下15 cm行距可作为大穗型冬小麦品种的适宜行距配置.