稻纵卷叶螟为害水稻的冠层光谱特征及叶绿素含量估算

2017-2018年以南京农业大学农业气象与昆虫生态实验室培养的二龄稻纵卷叶螟幼虫为试验材料,在南京信息工程大学农业气象试验站水稻大田内,设置网罩控制下不同投虫量处理,以无虫量为对照,利用便携式波谱仪和SPAD-502叶绿素仪测定水稻全生育期冠层光谱反射率以及倒一叶叶绿素相对含量(SoilandPlant Analyzer Development,SPAD),分析不同初始虫量条件下、不同生育期水稻冠层的原始光谱、三边参数和SPAD值的变化规律。在此基础上,利用观测光谱中与SPAD值相关性较强的波段,计算基于光谱数据的植被指数和三边参数,并以这两类指数为自变量,建立水稻叶绿素相对含量的回归估算模型。结果表明:(1)稻纵卷叶螟为害下的水稻冠层光谱反射率与对照差异显著(P<0.05),其中可见光波段的反射率在分蘖-孕穗期低于对照,在扬花-成熟期高于对照;(2)在近红外波段,表现为虫害处理的反射率低于对照,且随着投虫量的增加反射率呈下降趋势,其中以300头·百株^-1(4级)处理近红外波段的反射率最低;(3)随着投虫量的增加,红边位置发生明显"蓝移"。(4)SPAD值...     

稻纵卷叶螟发生的气象条件等级预报

通过对桂林地区近5a水稻稻纵卷叶螟发生资料与气象资料进行对比分析,选择影响桂林地区稻纵卷叶螟发生的气象因子(温度、降水、风向、风速、湿度),考虑前期气象条件和虫源数,采用回归分析方法,建立水稻稻纵卷叶螟迁飞的气象条件等级预报模型。模型中的预报对象为气象条件综合等级,分长期和短期预报,将各预报对象和预报因子划分为5级,用当地气象台发布的月、季度及一周天气预报结论,综合分析前期虫源数是否有利,对未来月、季和1~7d逐日影响稻纵卷叶螟迁飞的气象条件等级进行预报。预报业务系统实用性强,逐日预报准确率达到了70%以上,在生产实践中发挥了积极的作用。     

不同生育期水稻叶面积指数的高光谱遥感估算模型

2011年和2012年通过大田试验,利用便携式野外光谱仪实测水稻冠层不同生育时期的高光谱数据,同时使用SUNSCAN冠层分析系统采集水稻冠层叶面积指数（LAI）;采用光谱微分技术和统计分析技术,分别分析高光谱反射率及其植被指数与LAI之间的关系,建立LAI估算模型并进行模拟结果对比。结果表明：水稻抽穗-成熟期,利用光谱值的对数形式对LAI值的模拟效果较好,分蘖-抽穗期利用光谱反射率模拟LAI变化过程的效果不理想。 在利用各种植被指数估算LAI方法中,水稻分蘖-抽穗期以修改型土壤调整植被指数MSAVI[758,805]对LAI的估算效果最好,模拟值与实测值的相关系数通过了0.01水平的显著性检验（R=0.7754）,估算精度较高。在抽穗-成熟期,也以修改型土壤调整植被指数MSAVI[758,817]对LAI的模拟效果最好,模拟值与实测值的相关系数通过了0.01水平的显著性检验（R=0.6488）,估算精度较高。说明修改型土壤调整植被指数（MSAVI）能更好地模拟水稻不同生育期的叶面积指数,按照分蘖-抽穗期、抽穗-成熟期两个生育阶段分别建立水稻冠层LAI的高光谱估算模型能够提高LAI估算的准确度,研究结果也证实了分生育阶段建模的必要性。     

丰都县稻纵卷叶螟的发生与防治

稻纵卷叶螟是重庆市丰都县主要的水稻迁飞性害虫,近几年其为害呈加重趋势。阐述了稻纵卷叶螟在丰都县的发生原因和特点,提出了"准确测报、科学用药、治前控后"的防治对策。     

温度影响下的稻纵卷叶螟实验种群动态的系统动力学模拟

温度是影响稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalis Guenee）发育、存活和繁殖的关键生态因子之一。研究温度与稻纵卷叶螟种群数量变动的关系,可为害虫种群的控制提供科学依据。本文根据稻纵卷叶螟在不同温度处理下（19.0℃,22.0℃,25.0℃,28.0℃,31.0℃）的实验种群生命表,利用系统动力学的相关理论和方法构建仿真模型,对稻纵卷叶螟实验种群的数量动态进行了模拟,在此基础上预测成虫的产卵量,并通过敏感性分析确定了成虫产卵的最适温度。结果显示,在初始卵量均为100标准粒的情况下,温度过高（〉25.0℃）不利于稻纵卷叶螟实验种群低龄幼虫的生存和发育,温度过低或过高均不利于实验种群后期的发育和繁殖;随着温度的上升,稻纵卷叶螟的存活率和生殖力迅速提高,温度为25.0℃时世代存活率、次代产卵量达到最高值,分别为19.67%和1488.4头;稻纵卷叶螟成虫的最高产卵量出现在24.9℃。研究表明了系统动力学模型在害虫种群发育动态及预测方面有着良好的应用潜力。     

基于多时相HJ卫星遥感影像的稻纵卷叶螟发生情况监测

以江苏省高邮市汤庄镇2013年水稻田为研究区,以相同时期HJ-1A/1B卫星影像为数据源,提取研究区内水稻全生育期受稻纵卷叶螟危害的归一化植被指数（NDVI）、增强型植被指数(EVI)、近红外反射率（NIR）的光谱特征参数,揭示虫害发生及其演变特征,分析这些光谱特征参数与虫害发生、发展和危害程度之间的关系。结果表明：（1）稻纵卷叶螟虫害发生越严重,光谱特征参数变化越明显;（2）定性分析表明稻纵卷叶螟危害程度与两个田块的光谱特征参数差异均呈正相关关系。（3）对3个衡量指标和水稻卷叶率的定量相关分析表明,DNIR（正常水稻与受害水稻的NIR差值）与水稻卷叶率呈极显著相关（P<0.01）,DEVI（正常水稻与受害水稻的EVI差值）与水稻卷叶率呈显著相关（P<0.05）,而DNDVI（正常水稻与受害水稻的NDVI差值）与水稻卷叶率相关性不明显。可见,利用环境小卫星影像动态监测和预警稻纵卷叶螟的发生发展状况是可行的,可为虫害动态监测提供一种可能的方法。     

基于卡尔曼滤波算法的稻纵卷叶螟短期预测模型

利用1994-2014年中国南方四大稻区（华南、西南、江岭和江淮稻区）代表性病虫测报站的稻纵卷叶螟逐候田间赶蛾量资料,筛选出影响各站稻纵卷叶螟发生量的关键气象因子,应用卡尔曼滤波方法分别对各站建立稻纵卷叶螟迁入期候发生量的卡尔曼短期预测模型,并计算模型的准确率、误差大小和稳定性。结果表明：（1）稻纵卷叶螟发生量与前一候和前两候的田间蛾量呈极显著正相关（P<0.01）,与前一候的近地面最低气温、平均气温和最高气温呈极显著正相关（P<0.01）,与前一候的地面气压呈极显著负相关（P<0.01）。（2）经1994-2011年的回检拟合和2012-2014年试报检验,卡尔曼模型的发生量预测综合平均误差为-88.63,平均绝对误差为217.72,均方根误差为605.04。发生量预测综合准确率为84.33%,平均历史拟合率为83.33%,各站卡尔曼模型的预报结果与实测值基本吻合,表明模型可以应用于稻纵卷叶螟候发生量的预测。     

秀山县2014年稻纵卷叶螟重发生原因分析

2014年,重庆市秀山县稻纵卷叶螟发生严重,其发生为害表现出不同于常年的新特点及新趋势。发生特点呈现"总体发生偏迟;发生为害普遍;‘双峰’明显,为害期长;发生面广,为害严重",导致严重发生的原因有"南方虫源充足;迁入峰次多,峰期持续时间长;迁入蛾量大;天气条件不利于防治;害虫食物条件好;农民产生厌战心理,防治时间普遍偏迟;农民组织化程度低,专业化统防统治面积小"。并以大量观察数据作为论据。     

用P20型植保无人机减量施药防治稻纵卷叶螟

为探讨植保无人机（UAV）减量施药对水稻病虫害的防治效果,该研究采用P20型植保无人机进行水稻田间施药作业。分别在水稻分蘖末期、孕穗期开展了两种施药液量（15、22.5 L/hm2）的水稻冠层雾滴沉积试验,以及两种施药液量下480、540、600 mL/hm2 3种农药剂量（阿维•氯苯酰推荐剂量的80%、90%、100%）的防治稻纵卷叶螟减量施药田间药效试验,并与背负式电动喷雾器（Knapsack Electric Sprayer,KES）人工施药的常规防治方法进行施药效果对比。雾滴沉积试验结果表明,水稻冠层上部的雾滴分布均匀性优于水稻冠层下部;施药液量15、22.5 L/hm2的冠层上部雾滴沉积有显著差异,且施药液量22.5 L/hm2的冠层上部雾滴沉积显著优于施药液量15 L/hm2。药效试验结果表明,农药剂量越大稻纵卷叶螟防治效果越好,采用农药剂量100%的植保无人机施药防治效果最好,并优于KES人工施药;施药液量15、22.5 L/hm2的稻纵卷叶螟防治效果有显著差异,且施药液量22.5 L/hm2较15 L/hm2的防治效果更好;施药液量15 L/hm2且农药剂量90%、施药液量22.5 L/hm2且农药剂量80%与KES人工施药的防治效果没有显著差异。采用植保无人机施药防治稻纵卷叶螟,施药液量22.5 L/hm2可以获得更好的雾滴沉积和稻纵卷叶螟防治效果;施药液量22.5 L/hm2时,减少20%的农药剂量也能保证稻纵卷叶螟防治效果。该结果对水稻田间植保无人机减量施药具有实践指导意义。     

不同施氮水平下棉花叶片最大羧化速率的高光谱估测

植物叶片最大羧化速率（Maximum Carboxylation Rate,Vcmax）是表征植被光合能力的重要参数之一,研究叶片Vcmax对氮素的响应对预测植被光合作用和未来植被生产力具有重要意义。该研究以国欣棉9号为试验材料,设置4个施氮水平,测定棉花不同生育时期叶片生理参数和叶片反射光谱,探究Vcmax与生理参数及光谱指数的关系,建立叶片Vcmax最优反演模型。结果显示,棉花叶片Vcmax在苗期至蕾期不受施氮水平的影响,随着生育进程的推进,氮素逐渐成为影响叶片Vcmax高低的主要因素之一。此外,叶片Vcmax与含氮量的相关程度最高,远高于叶片Vcmax与叶绿素、比叶重的关系。对叶片Vcmax与光谱指数进行回归分析发现,由蓝光和红边波段组合的光谱指数能较好的预测叶片Vcmax,其中表现最好的为归一化差值植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI697,445）和比值植被指数（Ratio Vegetation Index,RVI445,694）,决定系数（R2）均大于0.75。最后,以生理参数和光谱指数为基础,采用一般线性回归和多元逐步回归构建棉花叶片Vcmax估算模型,结果表明,由RVI445,694、光化学植被指数（Photochemical Vegetation Index,PRI）、修正型归一化差值植被指数（Modified Normalized Difference Vegetation Index,mND705）所构建的多元逐步回归模型精度最高（R2=0.809,RMSE=16.93 μmol/(m2?s)）,叶片含氮量和叶绿素所构建的多元逐步回归模型次之（R2=0.801,RMSE=17.01 μmol/(m2?s)）,高于其他单变量线性回归模型。研究表明,利用高光谱指数可以有效地估测棉花叶片最大羧化速率,结果可为叶片Vcmax准确反演和评估光合能力提供支撑。     

基于高光谱遥感估测条锈病下的混种小麦产量分析

为利用高光谱遥感监测小麦条锈病,并对条锈病胁迫下的产量进行估测,通过4个对小麦条锈病具有不同抗病性的品种进行混合种植,从中找出产量最高的品种组合,利用高光谱遥感研究不同发病程度的混合种植小麦的冠层光谱,并用光谱数据提取植被指数,研究病情指数和产量与植被指数之间的关系,建立反演模型。结果表明：A（农大195）︰C（0045）︰D（农大211）=1︰1︰1组合的产量最高。在乳熟期时,归一化植被指数与产量相关性高。利用NDVI对各个生育时期的产量及产量构成因素进行模拟,产量在灌浆期时的模拟效果最好。条锈病发生后利用多时相组合的植被指数NDVI对产量进行模拟精度高。     

稻鸭共作系统中稻纵卷叶螟种群控制的模拟

为研究系统动力学方法在害虫种群的优化管理和预测等研究中的应用,以稻纵卷叶螟第二代种群为研究对象,分析了稻鸭共作系统中捕食性天敌蜘蛛及鸭对稻纵卷叶螟生长发育的影响,构建了相应的系统动力学框架模型,并利用STELLA软件对稻纵卷叶螟种群的数量动态进行了模拟和预测。结果表明,当第二代稻纵卷叶螟初始的百穴卵量为100粒,稻田蜘蛛密度为每百穴12.623头,如果同时考虑鸭对3龄幼虫期稻纵卷叶螟卷苞60%的捕食率,稻纵卷叶螟成虫的密度可降至每百穴9.129头,鸭的捕食可使稻纵卷叶螟第三代卵期末的百穴卵量减少约6.7%     

用二类判别法预测稻纵卷叶螟主害代发生程度

摘要根据Fisher判别准则,对重庆市黔江区1993-2010年稻纵卷叶螟主害代发生程度及6-7月主要气象因子进行统计分析,建立了模型D=661X+38X2,回测检验拟合率达94.4％.利用该模型对2011年稻纵卷叶螟主害代进行预测,其结果与发生程度吻合.     

新巴瑞防治稻纵卷叶螟兼治稻飞虱田间药效试验

为了探索防治稻纵卷叶螟和稻飞虱的新药,进行了辛巴瑞(36％氰虫·毒死蜱SE)防治稻纵卷叶螟兼治稻飞虱的田间药效试验,结果表明,辛巴瑞(36％氰虫·毒死蜱SE)悬乳剂的防效与福戈(40％氯虫·噻虫嗪WG)水分散粒剂的防效相当,且以辛巴瑞(36％氰虫·毒死蜱SE)悬乳剂2100 mL/hm2(有效成分含量756 mL/hm2)的施药量,对防治稻纵卷叶螟和稻飞虱的效果最好.     

基于特征转移植被指数的水稻叶片氮素含量定量估算

水稻叶片氮素含量遥感检测是实现水稻精准施肥的前提条件.为了探究利用光谱技术快速、便捷的实现水稻叶片氮素的精准检测,该研究在水稻关键生育期,利用水稻叶片400～1000 nm高光谱反射率信息,利用连续投影法提取敏感波段,在此基础上,提出了一种波段特征转移的植被指数构建思路,构建了由3个波段构成的氮素特征转移指数(Nitr...     

不同水稻种质对稻纵卷叶螟主害代发生的抗性差异及与土壤氮营养的关系

采用盆栽土培法,选用12个不同年代的水稻种质,对6个不同土壤N营养水平下水稻对稻纵卷叶螟主害代(孕穗期前)危害的抗性差异及与土壤N营养的关系进行了研究.结果表明:不同水稻种质对稻纵卷叶螟抗性存在显著差异,可分为低抗、中抗和高抗3类,低抗和高抗的较少,中抗的较多,且筛选鉴定水稻对稻纵卷叶螟抗性的最佳土壤N营养量为N 0.24g/kg土(折合N 122.40 kg/hm2).随土壤N营养量变化,水稻种质对稻纵卷叶螟抗性的响应存在显著基因型差异,可分为低响应、中响应和高响应3类,低、中响应种质较少,高响应种质较多.随土壤N营养量变化,稻纵卷叶螟对水稻种质的危害规律表现为二项式开口向上,二项式开口向下和无规律3类,二项式开口向上的种质危害最低时的最适土壤N营养量平均为N 0.27g/kg土(折合N 136.53kg/hm2),二项式开口向下的种质危害最高时的最适土壤N索营养量平均为N0.12g/kg土(折合N 74.03kg/hm2).     

基于无人机高光谱影像的引黄灌区水稻叶片全氮含量估测

实时监测水稻氮素状况对于评估水稻长势及精准田间管理意义重大。为确定宁夏引黄灌区水稻叶片全氮含量的最优高光谱估测方法,该文依托不同氮素水平水稻试验,基于成像高光谱数据和无人机高光谱影像,综合运用统计分析及遥感参数成图技术,对比分析光谱指数与偏最小二乘回归方法预测水稻叶片全氮含量的精确度和稳健性。结果表明,以组合波段738和522 nm光谱反射率的一阶导数构成的比值光谱指数(ratio spectral index,RSI)构建的线性模型为水稻叶片全氮含量的最优估测模型(检验R2为0.673,均方根误差为0.329,相对分析误差为2.02);无人机高光谱影像反演的水稻叶片全氮含量分布范围(1.28%~2.56%)与地面实际情况较相符(1.34%~2.49%)。研究结果可为区域尺度水稻氮素含量的空间反演及精准农业的高效实施提供科学和技术依据。     

基于光谱反射信息的作物单产估测模型研究进展

及时准确地估测区域作物单产信息,对于粮食安全预警、粮食贸易流通,以及农业可持续发展都具有非常重要的意义。基于光谱反射信息的遥感技术,能够实时获取作物和土壤在不同时间和空间尺度下的分布信息,为区域作物单产估测研究提供了新的机遇和挑战。在简单介绍作物反射光谱特性和作物单产影响因素的基础上,分经验模型、半经验半机理模型和机理模型三部分,详细论述了基于光谱反射信息的作物单产遥感估测模型的国内外研究进展,并指出基于作物生长机理模型与多时相遥感信息同化技术的研究,应该是未来区域作物单产估测的重要发展方向之一。今后应该重点加强作物冠层关键参数(如叶面积指数、叶绿素浓度、作物吸收光合有效辐射系数、植被覆盖率等)的定量反演研究,同时加强多源遥感数据替代和整合技术研究,以及作物模型与遥感信息同化关键技术研究,以进一步改善单产估测精度和提高系统可运行性。     

基于定量遥感反演与生长模型耦合的水稻产量估测研究

作物遥感估产是农业遥感技术应用与研究的重点领域.在黑龙江省不同的种植区域下,采用GPS定位调查、定量遥感反演与产量形成过程模型相偶合的研究方法,进行了水稻产量估测研究.结果显示,水稻产量的预测值在6740～9600kg/hm2之间,实测值在6500～9500kg/hm2之间,二者总体上表现较为一致,预测水稻产量的RMSE为494.62kg/hm2,相对误差在0.23%～12.39%之间,平均为5.13%.表明采用定量遥感反演与生长模型耦合的模式可以对不同区域的水稻产量形成情况进行监测预报.     

基于无人机多光谱影像的寒地水稻品质估测

【目的】在稻谷收获前准确估测稻米品质,为改善水稻养分管理、实现优质优价提供参考。【方法】试验在黑龙江省佳木斯市大兴农场和青龙山农场进行,两个地点土壤肥力具有较大差异。每个农场选择一块稻田,以20 m×20 m间隔采集土壤样品分析碱解氮含量,通过变量施氮形成产量水平、长势差异明显的水稻群体。利用大疆精灵4四旋翼多光谱无人机获取水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期冠层多光谱数据。成熟期采集长势具有明显差异的水稻样品和对应的土壤样品,测定土壤有机质和速效氮、磷、钾含量,水稻籽粒蛋白质和直链淀粉含量,产量和食味值,随机选择其中67%的数据通过逐步多元线性回归构建不同生育时期的品质估算模型,其余33%的数据用于模型的验证。【结果】大兴农场水稻成熟期土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量的变异系数分别为11.65%、14.44%、37.66%和11.60%,青龙山农场分别为14.45%、14.32%、36.37%和28.51%。成熟期两个地点水稻产量和食味值的变异系数均大于10%,青龙山农场水稻蛋白质含量变异系数也超过10%,而两地稻米直链淀粉含量的变异系数仅为1.11%～1.83%,因此,水稻直链...