不同生长期杉木植被指数与蓄积量的关系

处于不同生长期的人工杉木林,其各种生物量的生长和呈现的植被光谱区别较大。利用野外林木的样地实测数据和QuickBird遥感影像呈现的植被光谱,从高分辨率遥感影像获取一系列植被指数,评价不同生长期的人工杉木林的生长状况。结果表明:多个植被指数与蓄积量存在显著的正相关关系,其中比值植被指数(RVI)与蓄积量的相关性大于归一化植被指数(NDVI)、环境植被指数(EVI)和归一化差异绿度指数(NDGI),特别是在杉木处于速生阶段时,可将比值植被指数作为其它估测模型的一种验证。     

基于GreenSeeker的水稻氮素估测

为研究水稻植株氮素指标与GreenSeeker植被指数的定量关系,通过设置不同年份、不同氮肥水平的田间试验,于移栽后定期使用GreenSeeker获取冠层归一化差值植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI),并同步破坏性取样获取植株生物量和氮含量,分析不同品种和不同氮营养条件下氮素和植被指数(NDVI和RVI)变化规律,建立基于NDVI和RVI的氮素监测模型。结果表明,植株氮含量可以基于NDVI和RVI分时期进行估算,植株氮积累量可以被分阶段反演。利用GreenSeeker可以实现水稻氮素快速无损监测,为水稻氮肥精确管理提供技术支持。     

基于Hyperion植被指数的干旱地区稀疏植被覆盖度估测

受稀疏植被与明亮土壤背景影响,干旱地区植被覆盖精确遥感估测难度较大。以Hyperion影像为数据源,选取甘肃省民勤绿洲-荒漠过渡带为研究区,系统比较了利用不同类型高光谱及多光谱植被指数估测干旱地区稀疏植被覆盖度的能力,以期确定干旱地区稀疏植被覆盖度估测的最佳植被指数。不同植被指数估测稀疏植被覆盖度的能力利用线性回归R2及留一交叉验证的均方根误差进行比较,结果表明:高光谱植被指数估测稀疏植被覆盖度的能力显著优于相应的多光谱植被指数,抗大气植被指数(ARVI)及抗土壤和大气植被指数(SARVI)表现明显优于归一化植被指数(NDVI)与土壤调节植被指数(SAVI),其中以基于833.3nm/640.5nm波段组合的ARVI表现最佳,R2可达0.7294,均方根误差(RMSE)仅为5.5488。     

基于高光谱植被指数的冬小麦产量监测

为了研究利用不同生育时期的植被指数监测冬小麦产量,以2 a不同肥料处理的冬小麦为研究对象,分析不同生育时期植被指数与冬小麦产量的关系,构建冬小麦产量的光谱植被指数监测模型。结果表明,植被指数能有效监测冬小麦产量,其中,孕穗期和抽穗期植被指数的监测效果较好,孕穗期的校正均方根误差(RMSEC)和决定系数(R_C~2)分别为1 131.42和0.78,抽穗期的RMSEC和R_C~2分别为1 015.59和0.77,拔节期的监测效果次之,灌浆期和成熟期的监测效果较差;但从作物生产角度考虑,拔节期监测冬小麦产量具有更重要的现实意义。研究表明,利用拔节期植被指数能够实现冬小麦产量的早期估测。     

基于植被指数的棉花冠层光合有效辐射截获量和叶片净光合速率估算研究

【目的】分析不同水分处理下棉花冠层植被指数与吸收光合有效辐射截获量(FAPAR)和叶片净光合速率(Pn)之间的相关性,并通过植被指数反演FAPAR和Pn,以实现非接触、非破坏、快速、实时、大面积监测棉花的生长状况。【方法】用美国ASD Fieldspec Pro FR 2500高光谱辐射仪、LI-190SA线性光量子传感器和LI-6400便携式光合测试系统,分别测定棉花新陆早33号不同水分处理关键生育时期的冠层高光谱数据、光合有效辐射(PAR)和叶片净光合速率。【结果】不同水分处理的棉花新陆早33号冠层FAPAR与Pn均在开花结铃期达到最大值,在吐絮期达到较低值。建立重归一化植被指数(RDVI)、差值植被指数(DVI)、增强型植被指数(EVI)、光化学反射植被指数(PRI)与FAPAR、Pn的函数模型都达到极显著性相关。其中EVI与FAPAR,PRI和Pn的相关性最高(rEVI-FAPAR=0.686 3**,RMSE=0.04,rPRI-Pn=0.644 7**,RMSE=3.39,n=20),利用它们相关性最高的函数模型方程分别估算FAPAR和Pn,实测值和估测值都达到极显著(r实测FAPAR-估测FAPAR=0.805 4**,r实测Pn-估测Pn=0.760 9**,n=20)。【结论】可以用高光谱植被指数无损的提取棉花光合生理参数信息。     

基于无人机多光谱遥感和机器学习算法的南疆棉花生物量估算

为探究不同生育期内植被指数对南疆棉花地上部生物量的估算潜力，利用无人机测取试验地塔河二号棉花3个生育期(蕾期、花铃期、吐絮期)多光谱影像数据，同时进行棉花植株生物量(地上部分干质量)的数据采集，对不同生育时期的棉花光谱及地上部生物量变化特征进行分析，选取Pearson相关系数法筛选出的单一植被指数和多种植被指数组合构建基于偏最小二乘法(PLSR)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF)3种机器学习算法的反演模型，通过决定系数(R²)和均方根误差(RMSE)对反演效果进行评定。结果表明，地上生物量在蕾期至吐絮期内持续增大，多光谱近红外波段反射率在蕾期至吐絮期内先升高后降低，花铃期的模型估算效果最佳，R²均≥0.68,RMSE均≤0.53;NDVI、RVI和GNDVI这3种植被指数与棉花地上部生物量的相关性最高，相关系数均≥0.765,呈极显著相关关系(P<0.01);以植被指数组合(NDVI-RVI)为变量的支持向量机回归模型的建模效果最优。本研究探究了不同植被指数组合和不同机器学习算法建模的估算效果，证明了植被指数融合的方法在棉花不同生...     

利用光谱法测定水稻生物物理参数及其与光谱变量的相关性研究

选用水稻品种秀水63和武进9728，利用光谱仪通过大田试验和室内测量测定不同氮素水平及不同时期水稻叶片的光谱反射率，利用GIS法测定叶面积指数(LAI)，并测量相应植株的叶形状参数(LSP)、叶片重量、茎重、地上鲜生物量、地上干生物量、叶片含水率及茎含水率等生物物理参数，在此基础上分析了水稻生物物理参数与光谱变量之间的相关性。结果表明，LAI与比值植被指数(RVI)和归一化植被指数的相关系数(NDVI)在0．85以上，达到极显著水平，而地上生物量与比值植被指数和归一化植被指数的相关系数在0．65以上，也达到显著性水平。     

降水对内蒙古草原植被生长的影响

为了解降水对草地植被生长的影响和草地植被变化的关键因子,以1982—2015年间内蒙古草地为研究对象,应用植被指数、降水和草地类型数据,采用皮尔逊相关系数和滞后系数方法,分析内蒙古地区不同草原类型归一化植被指数的降水滞后性.结果表明:(1)草地年降水量由大到小依次为:草甸草原(477.39 mm)、典型草原(391.52 mm)、荒漠草原(247.41 mm),草甸草原7月份降水量达到最大值,而荒漠草原8月份降水量达到最大.(2)草甸草原、典型草原、荒漠草原的归一化植被指数呈现单峰变化规律,荒漠草原的归一化植被指数变化不显著,整个生长季的归一化植被指数波动不大;不同草原类型的年均归一化植被指数值由大到小依次为:草甸草原(0.33)、典型草原(0.23)、荒漠草原(0.14).(3)生长季草原植被归一化植被指数与降水显著相关,草原植被生长对降水存在明显的滞后性,不同月份滞后时间存在差异.9月份草原植被生长对降水的滞后时间为2个月,5—8月份草原植被生长对降水的滞后时间为1个月左右,4月份草原植被生长对降水的滞后不明显.滞后月份降水和归一化植被指数相关系数和显著相关面积占比由大到小的顺序为:荒漠草原、典型草原、草甸草原.因此,归一化植被指数变化(草原植被生长)对降水存在明显的滞后性,可以有效预测牧草的长势和干旱情况.     

典型草地地上生物量遥感反演模型的建立

利用新疆阿勒泰地区富蕴县2011年9月野外典型草地地上生物量采样数据和同期接收的环境减灾卫星(HJ1A-CCD1)的遥感图像数据,分析了归一化植被指数(NDV)I、比值植被指数(RV)I与实测草地地上生物量的一元线性和非线性回归模型,并对不同回归模型进行分析比较。研究表明:植被指数NDVI与实测草地地上生物量之间存在较好的相关性;所建遥感植被指数与草地地上生物量的回归模型中,指数回归模型(y=3.716e26.758x,R2=0.815)最适合于监测草地地上生物量的遥感反演模型,并分析了该区域地上生物量的空间差异性。     

基于TM影像和SPSS软件天然草地植被指数及相关性分析

为了研究乌兰县天然草地植被指数特征,利用比值植被指数(RVI)、归一化植被指数(NDVI)、差值环境植被指数(DVI)、土壤调节植被指数(SAVI)、修正后的土壤调节植被指数(MSAVI)5种植被指数和植被信号与土壤噪音之比(S/N)对研究区天然草地植被指数进行研究,结果表明研究区天然草地植被覆盖度普遍表现不佳。这说明对研究区天然草地资源的利用应该慎重,并且应重视其生态价值。     

油菜直播机深浅旋组合式种床整备装置的设计与试验

为降低油菜直播机作业功耗,设计一种深浅旋组合式种床整备装置。该装置旋耕弯刀采用多区段双头螺旋线对称排列安装方式,作业时将厢面分为交错排列的种床带和灭茬带,实现种床带深旋播种、灭茬带浅旋灭茬的功能。结合油菜种植农艺要求,确定种床带和灭茬带主要设计参数和刀片的整体排列方式。田间试验表明,在试验工况一致前提下,直播机作业幅宽全旋耕作业功耗占直播机耕整部件功耗的72.53%~82.20%;与油菜直播机作业幅宽全旋耕相比,深浅旋组合式种床整备装置作业功耗减少14.13%~18.04%,其作业质量指标中植被埋覆率、碎土率及耕后地表平整度仍满足旋耕作业标准要求;对安装有深浅旋组合式种床整备装置的直播机作业后的厢面进行地表轮廓分析,所得厢面平整,畦沟沟型稳定。研究结果表明,深浅旋组合式种床整备装置能有效降低直播机整机作业功耗,为直播机整机结构改进和作业功耗优化提供参考。     

正、反转旋耕不同耕作性能的比较

为分析和比较正转旋耕和反转旋耕的作业情况 ,进行了正、反转旋耕的对比试验 ,并对田间试验后的土壤进行了计算机扫描。结果表明 :对全耕层土壤的扫描分析 ,可以看到地表与下层土壤不同的碎土情况 ,能够比较真实地反映不同旋耕方式的实际作业效果 ;可以通过配备碎土挡草栅栏等附属装置来改善和提高旋耕机械的作业质量 ;带有碎土挡草栅栏的反转旋耕机的翻土和覆盖性能较好 ,旋耕后可获得良好的土壤耕作层     

正、反转旋耕刀性能分析及切土扭矩比较试验

通过建立适当的坐标系，把，正，反转旋耕刀的运动统一起来，用同一个方程表示，二只是在不同的切土范围内工作，用这种方法对正，反转旋耕刀的不同特性进行了分析比较，可知在同样结构参数和运动参数条件下，反转旋耕刀能以较低的转速获得较高的切削速度，对I S225，ⅡS225和T140三种正，反转旋耕刀进行了单刀切土扭矩对比试验，结果表明，在旋耕速度比值较大，切土角变化的影响较小时，反转旋耕刀的切土扭矩小于正转旋耕刀，但切土角对旋耕刀切土扭矩的影响很大，不适合的切土角会使旋耕刀切土扭矩大大增加。     

GBL—80型旋耕播种联合作业机的研制

本研究将旋耕机与播种机有机结合为一体,与泰山-12型拖拉机配套,一个行程可同时完成耕、耙、播等多项作业,与传统的分别作业法相比,具有缩短工序间隔和作业周期,劳动生产率高,节能,保墒等优点。     

土壤深耕对冬小麦根系在土壤剖面分布的影响

随着耕作种植制度的改变,旋耕已成为中国北方冬小麦生产的主要耕作整地方式。常年以旋代耕,使耕层下面形成了一个比较坚硬的犁底层,影响作物根系发育、下扎,最终造成作物减产。对河北省曲周县的曲周县-中国农业大学"双高"基地2个采用不同耕作方式(旋耕和深耕)的麦田中0～100 cm土壤剖面小麦根系分布状况进行研究,结果表明:深耕田小麦根系数量较旋耕田块高76.6%,深耕田块耕层以下土壤剖面(15～100 cm)中根系数量是旋耕田的1.22倍。     

基于离散元法的旋埋刀辊功率分配特性研究

旋埋刀辊作业功率是研究旋埋机理、优化刀辊结构的重要指标,研究旋埋刀辊各部件间功率分配特性可分析旋埋刀辊作业功率组成。通过土槽试验对离散元法仿真的土壤颗粒模型输入参数进行标定,对比不同接触模型在旋埋刀辊作业过程仿真中效果,并对不同工作条件下旋埋刀辊的功率分配特性进行单因素试验。结果表明：Hertz- Mindlin接触模型和Hertz-Mindlin with Bonding接触模型中对刀辊扭矩较为敏感的输入参数为土壤-土壤滚动摩擦系数和粘结刚度,验证试验显示上述输入参数标定的平均误差小于6.5%;对比两种接触模型的仿真效果,Hertz-Mindlin with Bonding接触模型因引入额外粘结力,与实测值平均误差仅为0.7%,更适合对黏土进行仿真;旋埋刀辊作业功率超过一半来自螺旋横刀,不同工作条件下螺旋横刀功率均占刀辊总功率60%左右,且受前进速度、刀辊转速和耕深影响更大;由旋埋刀辊功率分配特性可知,螺旋横刀对刀辊总功率影响较大,应作为旋埋刀辊减阻降耗研究的重点。     

1ZML-210深松型联合整地机的研制

为了解决传统联合整地机不能完成超深松的问题,在研究分析传统联合整地机的基础上,研制出可与大马力拖拉机配套的新型耕整地机具1ZML-210深松型联合整地机。该机具在灭茬刀轴和旋耕刀轴中间增加一组超深松装置。从而可以打破犁底层,提高土壤透气、透水性能,提高土壤抵抗自然灾害能力。该机具一次作业能够完成垄上灭茬、深松、旋耕、起...     

油菜种床整备开畦沟仿靴形锐角开沟犁设计与试验

针对长江中下游土壤黏重板结、含水率波动大及前茬水稻秸秆留存量大的复杂工况和油菜种植需开畦沟的生产要求,研制了油菜机械直播种床整备开畦沟仿靴形锐角开沟犁.选择平滑抛物线作为滑切刃口曲线,开展仿靴形锐角开沟犁三面楔建模和犁体与土壤相互作用动力学分析,确定滑切刃口曲线的滑切角范围为23°～67°、犁体入土角为30°、犁尖张角...     

连续旋耕下深耕对寒地优质粳稻产量形成的影响

【目的】 研究连续旋耕下深耕对不同优质粳稻生长动态、光合物质生产及产量形成过程的影响,为寒地优质粳稻高产高效栽培提供技术支撑。【方法】 2018—2019年以绥粳18、垦稻12和三江6为供试材料,在秸秆还田条件下,前茬连续2年旋耕基础上,设置深耕和旋耕2种耕作方式,研究耕作方式对优质粳稻生长动态及花后物质生产特性的影响。【结果】 年份间产量差异不显著,而耕作方式对寒地优质粳稻生长发育、花后光合物质生产特性及产量性状存在显著影响。与旋耕相比,深耕显著增加了每平方米分蘖数和有效穗数,剑叶展开时间晚且持续时间长,抽穗晚但持续时间无变化;增加了生物量和茎鞘干物质转运能力,其中齐穗期生物量和茎鞘干物质分别增加8.34%和5.36%;输出量、输出率及转化率增幅分别为13.19%、6.70%和9.17%,差异显著（P<0.05）;提高了齐穗期与成熟期叶面指数,延长了绿叶面积持续时间,增加了群体生长速率;促进了主茎倒3、4节位的节间长度、叶片长度和宽度,增加了株高和穗长;每穗粒数和粒重分别增加7.05%和3.37%,收获指数增加1.90%,实现产量平均增幅12.78%。同一耕作方式条件下,在茎蘖数、光合物质生产能力、茎鞘干物质积累量及转运能力、产量及其构成上均以垦稻12表现最佳,绥粳18次之;而三江6花后叶面积指数、成熟期每穗粒数和粒重虽然较高,但并不能弥补其干物质转运能力、有效穗数和千粒重低的不足。在互作效应上,深耕×垦稻12处理表现出较高的每平方米有效穗数,花后光合物质生产及转运能力强,粒叶比和群体生长速率高,千粒重与收获指数高,增产9.15%—27.47%。【结论】 在连续旋耕稻田上搭配一次深耕的耕作方式是利于提高本区域优质粳稻产量的耕作制度。