大豆花荚期冠层晴天光谱特性分析

利用美国ＳＥ５９０辐射分光光谱仪在晴天中千对大豆冠层各种辐射光谱成分进行了测定，研究了冠层上方总辐射、反射辐及基部透射辐射的各种光谱变化规律。结果表明，冠层上方总辐射、基部透射辐射及吸收辐射中光合有效辐射所占百分比分别为４７．５％、２５．７％、２９．６％和８０．１％。在此基础上，进一步得出了大豆冠层反射率光谱变化规律，并利用三次样条函数对大豆冠层反射率光谱曲线进行模拟，结果表明２５６组实测数据组成     

棉花不同生长阶段Sentinel-2卫星植被指数变化特征

探讨遥感植被指数随作物生育进程的变化规律,对于作物面积信息提取、遥感估产时相选择以及作物长势监测等具有重要意义。Sentinel-2卫星数据具高时空分辨率以及其特有的红边参数波段,可为作物生育期监测提供理想数据源。本研究获取了研究区棉花实测冠层光谱以及连续2年Sentinel-2卫星数据,通过对比Sentinel-2卫星多光谱反射率与实测冠层光谱反射率差异,以及单波段反射率和3类植被指数随棉花生育进程的变化规律, 初步分析Sentinel-2卫星多光谱数据用于棉花生育期监测的特点。结果表明,Sentinel-2卫星多光谱反射率与实测冠层光谱反射率变化趋势一致, 在可见光波段吻合较好,在近红外波段Sentinel-2卫星光谱反射率略高于冠层; 基于Sentinel-2卫星的红边参数波段反射率,随棉花生育进程呈现从苗期到开花盛期逐渐增大而后逐渐减小的变化规律;增强植被指数EVI（Enhanced vegetation index）、归一化植被指数NDVI（Normalized difference vegetation index）以及土壤调节植被指数SAVI（Soil adjusted vegetation index）的归一化值具有相似的变化趋势,其中基于实测冠层光谱和Sentinel-2卫星光谱的EVI指数归一化值变化最为一致和稳定,具体表现为在6月中下旬（棉花从现蕾期向开花期过渡的阶段）,从负值逐渐增大至正值,直到开花盛期（7月20日左右）达到最大正值,而后进入吐絮初期开始减小,至吐絮后期变为负值。     

不同施氮条件下小麦冠层的高光谱和多光谱反射特征

为了更好地利用冠层反射光谱特征监测小麦生长及氮素营养状况。以宁麦9号、淮麦20、徐麦26和扬麦10号四个小麦品种为材料,通过田间小区试验,研究了不同小麦品种在不同生育时期和不同氮素水平下冠层反射光谱的变化规律。结果表明,相同氮素水平下不同小麦品种冠层反射光谱的反射率有差异,且近红外部分差异较明显。小麦从拔节开始,随生育期的推进,冠层反射光谱在可见光波段的反射率先降低然后升高,以孕穗期反射率最低。随着叶片的逐渐变黄。反射率又增大,并且绿光波段的反射峰也逐渐消失。而近红外区反射率则表现出相反的趋势,以开花期为分界,先上升然后下降,直到成熟前降为最低。随着施氮水平的提高,冠层反射光谱在近红外反射平台（750-1300nm）的反射率呈上升趋势,而可见光部分反射率则下降,并且反射光谱的绿峰和红边位置也随着施氮水平的提高分别向蓝光方向（波长变短）和红光方向（波长变长）移动。     

大豆叶面积指数的高光谱估算模型研究

通过测试大豆4个生育阶段350～2500nm波段的冠层高光谱数据,用近红外波段760nm-850nm及红光波段650nm-670nm的2个范围内的波段反射率,组成了高光谱比值植被指数（RVI）和800nm和670nm2个波段反射率组成修改型二次土壤调节植被指数（MSAVI2）;基于RVI和MSAVI2植被指数,建立了大豆叶面积指数（LAI）的6种单变量线性与非线性函数模型,经检验均达到1％极显著水平。其中,以RVI所构建洲的幂函数、MSAVI2所构建LAI的指数函数、对数函数估测模型的相关系数相对较高;用MSAVI2所构建的LAI精度较高的对数函数模型反演大豆叶面积指数,实测LAI与估测LAI呈极显著线性相关（R=0．9098^＊＊,n=46）,模型方程的估算精度达84．9％,实测值与估算值的RMSE=0．2420,平均相对误差为0．1510。表明采用高光谱植被指数,能够实时、无损、动态、定量提取大豆叶面积指数,为设计理想的大豆群体和大豆遥感估产提供了科学的依据。     

基于近地高光谱与TM遥感影像的冬小麦冠层含水量反演

为探讨利用近地高光谱和TM遥感影像数据评估作物冠层水分状况的可行性,以北京顺义通州为研究区域,以冬小麦为研究对象,首先基于Landsat TM5的光谱响应函数,利用地面实测的冬小麦全生育期冠层高光谱窄波段反射率数据来模拟TM5卫星宽波段反射率,然后利用模拟的TM5数据的NIR波段(第4波段)和2个SWIR波段(第5和7波段)反射率分别构建水分指数(WI)和归一化差异水分指数(NDWI),并利用地面实测数据建立冠层叶片含水量(LWC)和等效水厚度(EWT)的遥感估算模型,最后选取最优的水分估算模型,利用TM5卫星遥感影像数据对研究区域小麦冠层水分含量进行反演与应用。结果表明,利用TM5数据中SWIR第5波段比第7波段构建的水分指数更有优势;WI对估算LWC的效果较好,而NDWI在EWT估算方面效果较好,应用TM5宽波段模拟数据模型验证的冬小麦冠层含水量的r2和RMSE分别为0.57和0.51、3.89%和0.024。同时从TM遥感影像的反演结果来看,开花期的冬小麦冠层水分高于拔节期。     

三类云南普洱茶树的地基光谱反射特征及其差异分析

茶树类型和产地来源影响普洱茶品质,而茶树类型和产地不同,其冠层光谱也存在特征性差异。因此,利用这一特征差异,可明确普洱茶鲜叶来源,对保证普洱茶品质具有重要意义。本研究以云南景东、景谷、澜沧、宁洱4个典型普洱茶山的古树茶、大树茶、台地茶为研究对象,用地基光谱测定仪测定其野外冠层叶片光谱反射率,分析它们之间的光谱反射特征和差异性,揭示云南普洱茶树的地基光谱反射规律。结果显示:(1)不同普洱茶树冠层叶片光谱反射率存在差异,在近红外波段上,古树茶与台地茶光谱反射率差异显著可区分,古树茶与大树茶两者光谱反射相近似,古树茶平均反射率高于大树茶;(2)不同类型冠层叶片光谱反射率在近红外波段上表现为古树茶>大树茶>台地茶;同类型茶树冠层叶光谱反射率表现为澜沧>景东>景谷,与3地年平均温度呈正相关关系,与海拔呈负相关关系;(3)754、801、891 nm波长可作为选择区分3种类型普洱茶的理想波长,其中801 nm可作为区分不同地区古树茶的特征波长。     

缺素对小麦冠层反射光谱的影响

为给小麦缺素症早期诊断提供依据,以太湖地区典型稻麦轮作区的长期定位施肥实验为研究对象,分析了氮磷钾单一营养元素缺乏和两种或两种以上元素同时缺乏时的小麦叶绿素含量（SPAD值）及冠层反射光谱特性的变化规律。结果表明,缺素造成了叶片叶绿素含量的下降。缺氮使小麦冠层光谱反射率在可见光波段（460～710nm）和1480～1650nm波段增加,在近红外波段（760～1220nm）下降,红光波段对胁迫表现最为敏感．其次为黄光波段和1480nm左右的水分吸收波段;缺磷降低了近红外波段反射率,对可见光波段反射率的影响则受生育阶段和其他肥料互作的影响;缺钾处理对冠层反射光谱的影响较小,差异不显著。氮胁迫对可见光波段的影响程度显著高于磷胁迫,近红外波段两者持平。光谱对养分胁迫的响应程度随生育进程的推进而逐渐减小。缺素均使冠层光谱的红边位置向短波方向移动即发生蓝移,位移大小依元素缺乏种类及数量而定,最大位移可达10nm左右。     

水稻冠层二向反射率的模拟及其反演

 在2000年晚稻大田试验中，设5个氮素水平，即严重缺氮、缺氮、氮适中、氮过多和氮严重过多5种不同的生长状况，实测了5种氮素水平下的水稻冠层二向反射率、叶片反射率、透射率、冠层结构参数等，利用FCR模型模拟冠层二向反射率，模拟精度用RMSE值和相关系数r检验，利用POWELL法反演冠层结构参数，当叶面积指数>3时，反演结果与实测值的相对误差小于10%。     

反射光谱法估计小麦叶片表皮蜡质含量的初步研究

为了探讨利用冠层反射光谱技术估计小麦叶片表皮蜡质含量的可行性,以小麦高叶片表皮蜡质含量材料2912与低叶片表皮蜡质含量品种普冰201和晋麦47及其杂交构建的F2:3株系为材料,通过氯仿提取称重法测定了小麦抽穗期的旗叶表皮蜡质含量,并采用FieldSpec 3测定了冠层反射光谱,分析小麦冠层反射光谱与叶片表皮蜡质含量之间的关系。结果表明,三个亲本以及株系间蜡质含量差异显著。高蜡质材料的可见光波段反射率整体高于低蜡质材料,短波长波段光谱反射率与叶片表皮蜡质含量相关性较高。以550和675nm波长的反射光谱为基础的单波/差值指数[R550/(R550-R675)]能较好地反映小麦叶片蜡质含量,两F2:3群体拟合模型的r2值分别为0.761和0.679,回归方程分别为y=0.07x-0.575和y=0.088x-1.481。     

利用光谱反射技术监测不同地力和施肥条件下小麦生长和产量的变化

通过不同地力条件下的田间试验,利用光谱分析技术动态监测了变量施肥和传统施肥条件下小麦不同生育期的冠层光谱反射率的变化,并根据由冠层光谱反射率计算的植被指数分析了不同施肥条件对小麦长势、色素含量、水分含量和产量的影响。结果表明,变量施肥和传统施肥对小麦的增产效果基本相同,但变量施肥显著降低了肥料施用量,在三块不同地力的小区,变量施肥比传统施肥分别节约施肥量15.7％、68.0％和85.6％;施用拔节肥后,通过对植被指数（NDVI、OSAVI、WI、mSR705）的分析表明,变量施肥和传统施肥处理小麦的冠层结构、叶绿素含量和水分含量均优于对照,但两种不同施肥处理之间并没有明显差别。另外,对不同施肥处理后的小麦产量和不同植被指数的相关分析表明,在挑旗期和孕穗期,冠层光谱反射的植被指数与小麦产量呈显著正相关。因此,在显著节约肥料的情况下,变量施肥与传统施肥一样可以通过改善群体结构、冠层的叶绿素含量和水分含量促进小麦的生长,达到增产的效果,并且利用反射光谱技术可以快速、有效地对小麦长势和营养状况进行动态监测。     

近红外透射光谱法(NITS)分析大豆品质的研究

为了研究大豆品质性状的快速测定方法,以我国东北部四省区572份大豆样品为材料,采用近红外透射(NITS)技术非破坏性测定大豆的粗蛋白质、粗脂肪含量.调选出的校正集样品经实验室常规分析测定,建立其吸收光谱与化学成分间的关系模型,校正并优化原有测定方程.校正方程经预测获得了较高的预测集决定系数0.9757(蛋白质)、0.9549(脂肪)和较低的标准误差2.18(蛋白质)、0.88(脂肪).结果表明近红外透射光谱技术可广泛应用于大豆品种品质普查、大豆品质育种材料筛选和商品大豆质量分类分级.本研究试验用样品数量多、来源分布均匀、品种信息丰富,因此,所建立的近红外透射预测模型适用范围广.     

基于MLM混合线性模型的大豆全基因组关联分析可行性研究

为研究MLM混合线性模型在大豆全基因组关联分析中应用的可行性,以便精确寻找影响表型性状差异的主要基因标记位点范围,帮助检测分析个体在全基因组水平范围内遗传变异的多态性,采用混合线性模型,引入固定效应和随机效应来分解和计算基因组与多性状之间的相关性,对大豆全基因组数据与对应的表型性状进行关联分析。根据模型计算结果得出P值并展示有效基因位点图,不同性状与对应有效基因标记关联性显著突出。通过设定的模拟有效基因位点检验混合线性模型关联分析的遗传评估力,结果高出一般线形模型的效率,验证该方法在大豆全基因组关联分析上具有可行性,可为其它物种进行关联分析研究提供借鉴。     

Salinity reduces radiation absorption and use efficiency in soybean

The potential rate of plant development and biomass accumulation under conditions free of environmental stress depends on the amount of radiation absorption and the efficiency of utilizing the absorbed solar energy to drive photosynthetic processes that produce biomass materials. Salinity, as a form of soil and water stress, generally has a detrimental effect on plant growth, and crops such as soybean are usually sensitive to salinity. Field and greenhouse experiments were conducted to determine soybean growth characteristics and the relative impact of salinity on radiation absorption and radiation-use efficiency (RUE) at a whole plant level. Cumulative absorption of photosynthetically active radiation (∑APAR) was estimated using hourly inputs of predicted canopy extinction coefficients and measured leaf area indices (LAI) and global solar radiation. On 110 days after planting, soybean plants grown under non-saline conditions in the field accumulated 583 MJ ∑APAR m⁻². A 20% reduction in ∑APAR resulted from growing the plants in soil with a solution electrical conductivity (EC) of about 10 dS m⁻¹. Soybeans grown under non-saline conditions in the field achieved a RUE of 1.89 g MJ⁻¹ ∑APAR for above-ground biomass dry materials. The RUE reached only 1.08 g MJ⁻¹ ∑APAR in the saline soil, about a 40% reduction from the non-saline control. Salinity also significantly reduced ∑APAR and RUE for soybeans in the greenhouse. The observed smaller plant and leaf sizes and darker green leaves under salinity stress were attributed to reductions in LAI and increases in unit leaf chlorophyll, respectively. Reductions in LAI exceeded small gains in leaf chlorophyll, which resulted in less total canopy chlorophyll per unit ground area. Analyzing salinity effect on plant growth and biomass production using the relative importance of ∑APAR and RUE is potentially useful because APAR and total canopy chlorophyll can be estimated with remote sensing techniques.     

基于气候适宜度预报内蒙古大豆发育期及产量

开展作物发育期及产量预报对农业生产和粮食安全具有重要意义。本文选取1981-2012年大豆生长季 气象数据和发育期资料，结合生理指标，构建大豆气候适宜度模型，建立适用于内蒙古地区的发育期预报模型及以 旬为步长的产量预报模型，并应用2013-2015年资料进行预报检验。基于气候适宜度的大豆各发育期持续天数预 报模型均通过0.01极显著水平，准确率除鼓粒—成熟期稍低外，其余均在90%以上，模型预报精度较高；产量动态 预报模型大部分时段均通过显著性检验，基于气候适宜度法的10个代表站预报平均准确率为87.6%。文章基于气 候适宜度法建立的发育期及产量预报模型均能满足业务服务的需求，可供其他大豆主产区的发育期及产量预报方 法研究借鉴。     

SSR标记技术及其在大豆抗胞囊线虫研究中的应用

大豆胞囊线虫(Heterodera glycines)病是给世界大豆生产造成严重损失的重要病害之一,发现和利用新的抗线虫基因并转到丰产品种中可以有效地控制这种病害.SSR标记为分子辅助选育抗胞囊线虫的新品种和抗性鉴定提供了新的思路.阐述了SSR的原理和方法,概括介绍了其在大豆抗胞囊线虫研究中的应用.     

光度法快速测定大豆水溶性蛋白质的研究

在室温条件下的酸性介质中,大豆水溶性蛋白质能与偶氮洋红G(azocarmine G)迅速结合,生成紫红色复合物,该复合物的最大吸收波长为580 nm,比偶氮洋红G红移了50 nm,其吸光强度与大豆水溶性蛋白质的质量浓度在3~34μg.mL-1范围内存在较好的选择性和较宽的线性关系。依此建立了测定大豆水溶性蛋白质的新方法,同时优化了大豆水溶性蛋白质的提取过程。该方法具有快速、稳定的特点,与凯氏法所得测定结果基本一致。     

APSO_SVR模型在我国大豆价格预测的应用研究

国内大豆价格受到多重因素影响,如大豆进口量、国内大豆供给量、中国居民消费价格指数等,因此呈现非线性等特点。大豆价格的剧烈波动会对农户的种植结构和国家政策产生影响,因此准确预测大豆价格具有重要意义。支持向量回归(SVR)因其优越的寻优能力和较高的预测精确度而被广泛应用于非线性时间序列回归中。本文提出一种自适应粒子群算法(APSO)优化的SVR模型来预测我国大豆价格,该模型通过将现实空间内的数据映射到高维空间内,在高维空间内构造线性回归函数,从而判别原有空间内数据之间的关系。在SVR模型参数优化时,由于粒子群算法易陷入局部最优解,因此采用惯性权重更新和适应度变异的粒子群算法(APSO)对预测模型参数进行优化。采用2009年1月-2016年12月的国内大豆价格月度数据进行预测,结果表明APSO优化的SVR模型在大豆价格预测中精度较高,且能准确反应大豆价格的未来趋势,为从事大豆种植者及经营者提供决策依据。     

Water and nitrogen limitations in soybean grain production I. Model development

A simple, phenomenological model was developed to describe the carbon, nitrogen, and water budgets of a soybean (Glycine max (L.) Merr) crop from emergence to maturity. Daily meteorological data input to the model were minimum temperature, maximum temperature, solar radiation, and precipitation. Leaves were grown to give a linear function of mean daily temperature. From the calculated leaf area index the daily intercepted solar radiation by the crop was determined. Daily carbon accumulation was calculated as a linear function of intercepted radiation. The daily nitrogen accumulation rate was calculated as a linear function of vegetative biomass. Leaf growth, carbon accumulation and symbiotic-nitrogen fixation rates were all made sensitive to the amount of soil water. Experimental data were collected to develop the empirical relationships between these three physiological processes and the amount of transpirable soil water. These data showed nitrogen fixation rates to be more sensitive to soil dehydration than either leaf growth or leaf gas exchange. Preliminary tests showed that model predictions compared favorably with field observations. An analysis of the model's behavior showed that crop yield was most sensitive to those variables influencing the interception of solar radiation and its conversion to biomass.     

基于气候适宜度的黑龙江省大豆种植区划研究

为促进黑龙江省大豆种植结构优化、发展大豆种植业,结合黑龙江省实际情况,综合考虑温度、降水、日照,建立气候适宜度模型。利用黑龙江省32个气象站点1998-2018年逐日气候数据及大豆全育期内的观测资料,计算大豆种植气候适宜度。基于计算结果及K-means算法将全省大豆种植区域进行划分。研究结果表明:黑龙江省大豆种植可以划分为4个区域,其中北部高寒地区的温度适宜度偏低(低于0.30),大豆种植宜选取耐寒性强、发育期短的大豆品种;中、南部地区各项气候适宜度均高于省内均值,气候条件基本满足大豆生长发育所需,适宜发展大豆种植业。最终基于区划结果及区域气候特征,对各区域大豆种植品种提出建议。     

安徽大豆高蛋白育种及其栽培技术

安徽是我国大豆主产区之一,具有形成大豆高蛋白的最佳气候条件,近二十年通过亲本拓宽、人工诱变、相关选择及异地生态筛选等方法,育成了十多个高蛋白高产大豆新品种;提出了适时早播和鼓粒期灌水等栽培措施,可获蛋白质性状稳定的优质大豆籽粒产品。