基于冠层反射光谱的玉米LAI和地上干物重估测研究

以cropscan多光谱辐射仪测定了玉米品种郑单958和浚单20的冠层光谱反射率,并对其相应的叶面积指数(LAI)和地上干物质量进行了同步测定。将由近红外波段和可见光红波段组成的不同的归一化植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI)分别与叶面积指数、地上干物质量进行回归分析,结果表明,NDVI与叶面积指数的相关性优于RVI与叶面积指数的相关性,且以NDVI(R950,R650)和叶面积指数的幂函数回归结果最优;RVI与地上干物质量的二项式回归效果显著,估算模型为:Y=-0.722 4(R800/R650)2 1.631 6(R800/R650) 271.49,R2=0.793 5。     

不同玉米品种冠层光分布和湿度比较研究

为阐明宜机收和普通玉米品种群体冠层不同层次光分布和湿度变化特征,在大田条件下采用随机区组试验方法,以郑单958、粒收1号为供试材料,设置4个种植密度(45 000,60 000,75 000,90 000株/hm²),测定了两品种冠层不同层次的透光率和相对湿度、干物质量、叶面积指数,并调查田间空秆率及产量。结果显示,两品种冠层底层和穗位层相对湿度表现为粒收1号低于郑单958。在4个密度下粒收1号的叶面积指数低于郑单958,穗位层透光率高于郑单958;吐丝期和灌浆中期两品种各层次干物质积累量没有显著差异,成熟期粒收1号各层次干物质积累量均显著低于郑单958,但粒收1号叶片干物质转运量较高。高密度(90 000株/hm²)下粒收1号空秆率低,产量较高。可见,宜机收玉米品种粒收1号群体冠层光分布合理,微环境良好,物质生产转运通畅,植株个体在密度增加过程中能充分利用有限资源,空秆率低,产量高,耐密性强。     

玉米不同株型品种的高产潜力及群体光合特性研究

选用高产潜力大的株型品种,建立相应的群体结构,提高群体光能利用率,发挥株型品种的最大生产潜力,是玉米高产栽培中亟待解决的问题。近年来,国内外不断推出株型不同的玉米良种,并在生产上发挥了巨大作用,但有关株型品种的高产潜力及群体光合特性研究尚少。现将这方面研究结果介绍如下:……     

基于冠层平行平面光谱特征的冬小麦籽粒蛋白质含量预测

通过2个小麦品种,4个氮素水平的大田小区试验,及光谱仪传感器在冬小麦群体侧面水平测定不同叶层反射光谱,分析不同叶层光谱特征参量与冠层氮素分布、籽粒蛋白质含量的定量关系,建立籽粒蛋白质含量预测的分层光谱模型。结果表明,2个小麦品种冠层内氮素分布特点不同,普通蛋白质含量小麦京冬8号上、下叶层对不同氮素处理反     

利用鱼眼影像技术反演不同株型水稻的冠层结构参数

快速、可靠、精确地评估植被冠层结构参数在大气-植被相互作用的研究中起着举足轻重的作用。为探明鱼眼影像在水稻冠层结构研究中的应用前景, 本研究选择3种不同冠层结构的水稻品种作为研究对象, 利用带有鱼眼镜头的数码相机在冠层的8个不同高度分别拍摄冠层影像, 通过对影像的预处理提取冠层间隙度参数, 根据冠层内辐射环境与冠层结构之间的定量化关系, 利用Beer-Lambert定律反演水稻冠层的叶面积指数(leaf area index, LAI)和平均叶倾角(mean leaf angle, MLA)。研究结果表明, 鱼眼影像反演的LAI均方根误差(root mean square error, RMSE)为1.2~1.5, 相对误差(relative error, RE)为18.6%~22.5%, 仅比人工测定结果低估7.6%~13.1%, 优于Sunscan的测定结果。其次, 反演的MLA与人工测定结果之间有较好的一致性, 相关系数为0.9205^**, RMSE为11.7°, RE为16.1%。研究结果表明, 鱼眼影像反演水稻冠层结构是可行的方法。     

基于碳氮代谢的水稻氮含量及碳氮比光谱估测

碳氮代谢为植物生长发育提供物质基础，因此碳氮含量及碳氮比的无损快速估测对植物的生长调控有着极其重要的作用。本文系统研究了水稻7个不同氮肥水平下的碳氮代谢特征及其与冠层反射光谱特征之间的关系。结果表明，植株碳氮含量及碳氮比与大多数比值植被指数、归一化植被指数及差值植被指数关系密切，比值植被指数与归一化植被指数的表现一致，差值植被指数略有不同，其中碳氮比的相关性与氮含量类似。氮含量与510 nm和460 nm构成的比值和归一化植被指数的关系最佳，不受生育期的影响，可用统一的方程来预测；碳氮比则需分阶段建模较好，生育后期（抽穗期和灌浆盛期）以ND_(1650,710)最好。经其它独立数据的验证表明，模型对氮含量的估测精度在叶片水平上为80.51%，在植株水平上为76.36%，预测的RMSE分别为0.20和0.26，叶片和植株碳氮比的估测精度分别为81.09%和70.70%，预测的RMSE分别为1.64和3.95。表明通过植被指数的计算可以定量地评估水稻氮含量及碳氮比。     

高光谱遥感估测大豆冠层生长和籽粒产量的探讨

现代作物育种需要监测大量育种材料的生长并估测产量潜势, 高光谱遥感技术为此提供了简单、快捷、非损伤性测定的可能途径。选取30份大豆育成品种进行连续2年的产量比较试验, 在盛花期(R2)、盛荚期(R4)和鼓粒始期(R5)测定地上部生物量(ADM)和叶面积指数(LAI), 并利用ASD高光谱地物仪同步收集大豆冠层反射光谱信息。供试品种间ADM、LAI和产量差异显著或极显著。不同生育期可见光和近红外区域的光谱反射率与大豆ADM、LAI及产量均有显著相关, 尤其在R4和R5期相关性最高。在构建大量光谱参数的基础上, 遴选出对ADM、LAI及产量预测精度较好的回归模型。其中, R5期的P_Area560光谱参数与LAI和R4期的V_Area1450光谱参数与ADM构建的两个生长性状的监测模型效果最好, 决定系数(R²)分别为0.582和0.692。未发现单一生育期光谱参数对大豆估产的有效模型, 但综合R2期NPH1280、R4期V_Area1190以及R5期NPH560构建的产量估测模型, 决定系数(R²)达到0.68, 效果较好。本研究     

小麦叶片氮含量与冠层反射光谱指数的定量关系

本文以3种蛋白质类型的小麦品种在不同施氮水平下的3年田间试验为基础，研究了小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系。结果显示，不同试验中拔节后叶片氮含量均随施氮水平呈上升趋势，同时冠层光谱反射率在不同施氮水平下存在明显差异。对于低、中、高籽粒蛋白质含量的品种，叶片氮含量与冠层反射光谱的归一化植被指数NDVI (1 220, 710)和红边位置均有密切的定量关系，决定系数在0.80左右。对于不同品质类型小麦品种，均可利用统一的回归方程描述其叶片氮含量随反射光谱参数的变化，对于低蛋白类型品种，采用单独的回归系数即可提高叶片氮含量估测的准确性。本研究确立的小麦叶片氮含量与冠层反射光谱的定量关系可用于不同的小麦品种、生育时期和施氮水平，为小麦氮素营养的监测诊断与精确施肥等提供理论依据和技术途径。     

安徽观赏石榴品种资源及在园林中的应用研究

在对安徽省进行石榴品种资源调查的基础上,共记载17个观赏品种,建立观赏品种分类检索表,同时对观赏石榴在园林中的造景和应用进行了初步分析,并按照造景形式提出独立造景、配置造景和意境造景,并分别建议适合的观赏品种,为进一步合理利用观赏石榴研究提供了依据。     

棉花叶面积指数和地上干物质积累量的高光谱估算模型研究

 用ASD FieldSpec光谱仪实测棉花冠层不同生育时期的高光谱数据,同期获取棉花叶面积指数(LAI)和地上干物质积累量(Above-ground Dry Matter Accumulation,ADMA)。分析棉花冠层反射光谱与棉花LAI、地上部干物质积累量（ADMA）的相关关系,分析结果表明,反射光谱数据与棉花LAI、ADMA的相关系数的最高值分别发生在783 nm（r=0.6394^**）和766 nm处(r=0.6287^**);对反射光谱数据进行统计分析,建立了基于比值植被指数(RVI)和归一化植被指数(NDVI)的5种函数形式的棉花LAI、ADMA估测模型。经检验,基于RVI的估测模型具有较高的精度;对一阶微分光谱数据与棉花LAI和ADMA的逐步回归相关分析表明,敏感波段分别发生在736 nm（r=0.6769^**）和742 nm处(r=0.6847^**)。由736 nm、742 nm波段处的微分数值建立的LAI和ADMA线性回归估测模型,R值均达到了1%极显著的检验水平,说明一阶微分光谱敏感波段的数值,对棉花LAI和ADMA具有一定的估算能力。     

不同株型小麦干物质积累与分配对氮肥响应的动态分析

为了揭示株型和施氮量对小麦干物质积累与分配动态的影响,通过实施不同株型小麦品种和氮肥处理的田间试验,于主要生育期测定了各处理单株及不同器官干物质积累量,并分别利用Richards和VP方程对其进行拟合。结果表明,适量施氮提高了各株型小麦的干物质平均增长速率(R_a)和最大增长速率(R_max),缩短了各株型小麦到达R_max的时间,延长了各株型小麦的缓增持续期(D₃)。施氮提高了紧凑型矮秆品种矮抗58、松散型品种淮麦17和中间型品种扬麦12的起始生长势(R₀),缩短了上述3种株型小麦的渐增持续期(D₁),降低了其到达R_max时的干物质积累量(W_Rmax),而紧凑型高秆品种宁麦9号的R₀、W_Rmax和D₁与上述3种株型小麦的变化趋势相反。随施氮量的增加,矮抗58和宁麦9号的快增持续期(D₂)呈下降趋势,而淮麦17和扬麦12的D₂以中氮处理(150 kg hm^-2)最低。施氮降低了淮麦17和扬麦12的叶、穗最大分配比例(P_max)以及矮抗58和宁麦9号的茎鞘最大分配比例(P_Smax),但增加了矮抗58和宁麦9号的叶部和穗部P_max以及淮麦17和扬麦12的P_Smax。施氮降低了宁麦9号、淮麦17和扬麦12的叶分配比例最大下降速率及矮抗58和宁麦9号的穗分配比例最大增长速率,而增加了矮抗58的叶分配比例最大下降速率及淮麦17和扬麦12的穗分配比例最大增长速率,但过量施氮抑制了宁麦9号穗分配比例最大增长速率的增加和扬麦12穗分配比例最大增长速率的下降。施氮对各株型小麦茎鞘分配比例最大增长和下降速率(R_Simax和R_Sdmax)的影响无明显规律。因此,在建立高产小麦栽培技术体系时,应充分考虑到不同株型小麦干物质积累和分配动态对施氮量的响应差异。     

播种密度对冬小麦不同穗位与粒位结实粒数和粒重的影响

利用重穗型小麦品种兰考矮早八和中间型品种周麦18,研究了不同播种密度对结实粒数与粒重的小穗位和粒位效应的影响。结果表明,不同穗型冬小麦品种小穗位结实粒数、小穗重及不同粒位粒重均随着小穗位自基部至顶部呈先增后降的二次曲线变化;不同穗型冬小麦品种穗部籽粒的分布差异显著,主茎穗的结实特性及粒重均优于分蘖穗;随着播种密度的下降,穗部结实特性和粒重有优化的趋势,重穗型品种兰考矮早八对密度的反应更为敏感,中间型品种周麦18小穗位和粒位对播种密度的调节效应较强;不同部位小穗粒重因结实粒数的差异表现出不同的粒位效应,下部和中部小穗位的第2粒位粒重较大,而位于上部和顶部小穗位第1粒位粒重较大,第3粒位粒重次于第1和第2粒位,第4粒位粒重最小。在小麦栽培中,应在保证主茎穗的基础上适当增加分蘖穗的比例。并在保证结实粒数的基础上提高粒重,尤其是下部小穗的结实粒数和粒重。同时,在保证第1、2粒位粒重的前提下最大限度地发挥第3、4粒位的粒重潜力,可以使小麦实现高产稳产。     

追氮量对不同筋型小麦品种产量及农艺性状的调控效应

试验于2016-2017年在中国农业科学院作物科学研究所北京试验基地进行,以强筋小麦藁优2018和师栾02-1,中筋小麦中麦8号和中麦175,弱筋小麦扬麦22和扬麦15为试验材料,设置拔节期追氮量75、105和135kg/hm²处理,探究追氮量对不同筋型小麦产量及农艺性状的调控效应。播种前底施纯磷135kg/hm²、纯氮105kg/hm²。结果表明,增加追氮量可以促进拔节期两极分化,减少无效分蘖,提高成穗数,其中对强筋小麦的影响大于对中筋和弱筋小麦的影响。在75～135kg/hm²范围内增加追氮量可提高各品种的叶面积指数(LAI),减缓开花到灌浆期间LAI的下降速度,对中筋小麦的效果最明显。小麦株高、穗长和结实小穗数均以追氮量135kg/hm²最高,不孕小穗数则随着追氮量增加显著减少。在追氮量75～135kg/hm²范围内,各筋型小麦品种籽粒产量、成穗数、穗粒数及千粒重均随追氮量的增加而显著提高,以追氮量135kg/hm²最高。     

施氮量对不同株型小麦品种叶型垂直分布特征的影响

在大田生产条件下,以紧凑型高秆品种宁麦9号和矮秆品种矮抗58、中间型品种扬麦12、松散型品种淮麦17为材料,测定并分析了3个施氮水平下不同生育时期的小麦冠层叶型特征,以及开花期小麦叶长和叶宽、单叶面积、茎叶夹角、分层叶面积指数和群体透光率的垂直分布特征。结果表明,小麦叶型特征存在显著的基因型差异,而施氮量的调控作用因叶型性状和生育时期不同而各异。叶片定形后,从植株基部向上,4个小麦品种不同叶位叶片单叶面积呈“升－降－升－降”的变化趋势,而茎叶夹角呈递减趋势。其最大分层叶面积指数所在的相对冠层高度为0.60。从冠层基部向上,群体透光率逐渐增加,符合二次多项式曲线。施氮提高了单叶面积,其中扬麦12和淮麦17的增加幅度较大。施氮提高了各叶位茎叶夹角,且对宁麦9号、淮麦17和扬麦12冠层下部茎叶夹角的调控作用大于冠层上部,而对矮抗58正好相反。施氮提高了各株型小麦品种的分层叶面积指数,降低了群体透光率,但过量施氮条件下,宁麦9号和矮抗58透光率的下降幅度小于扬麦12和淮麦17。各株型小麦品种群体透光率随累积叶面积指数的增加而递减。籽粒产量为N150 (150 kg hm^-2) > N225 (225 kg hm^-2) > N75 (75 kg hm^-2)。施氮显著提高了小麦品种穗数和收获指数,但对千粒重的影响不显著。穗粒数以高氮处理最高,低氮处理其次。籽粒产量、千粒重、穗数、穗粒数和收获指数在4个株型品种间差异显著,籽粒产量为矮抗58 > 宁麦9号 > 扬麦12 > 淮麦17,穗数和穗粒数是造成籽粒产量差异的主要原因。     

应用数字图像技术对不同株型夏玉米进行高温胁迫诊断

以受高温胁迫程度不同的夏玉米为研究对象,利用数码相机获取玉米吐丝-授粉期冠层的数字图像,同时利用叶绿素荧光仪探测植株受胁迫的程度,研究利用数码相机的可见光光谱进行夏玉米受逆境胁迫程度诊断的可行性。结果表明,红光标准化值与叶片叶绿素荧光值(Fv/Fm)成负相关关系(r=-0.35),而绿光标准化值、蓝光标准化值均与Fv/Fm成正相关关系,其相关系数r分别为0.57、0.70。由此可以得出,绿光标准化值、蓝光标准化值能反映夏玉米受胁迫程度,其中蓝光标准化值是能够较好地反映夏玉米受高温胁迫程度的光谱参数。     

冬小麦不同生长类型群体超高产的中期栽培调控

以黄淮冬麦区种植面积较大的普通小麦半冬性品种温麦6号(穗数型)、徐州25(中间型)为试验材料, 采用不同措施于拔节前形成群体规模和特征有较大差异且有代表性的大、中、小三类群体, 拔节后(即中期)对各类群体进行4种不同施氮量处理, 重点研究不同类型群体中期施氮肥的调控效应. 结果如下: 不同类型群体在中期因苗合理施氮可达     

建立小麦品种DNA指纹的方法研究

建立小麦DNA指纹对遗传资源评价、品种权益保护、种子质量鉴定具有重要的意义。本研究采用15个SSR标记和20个AFLP-SCAR标记，分析了来自我国不同麦区的455个小麦品种，证明用两种分子标记建立小麦DNA指纹可以更加全面地反应品种的遗传多样性。从而，在提出采用SSR标记与AFLP-SCAR标记构建小麦品种DNA指纹的技术路线的基础上，建立了构建DNA指纹的方法模式。按此方法获得的品种指纹代码可以经条形码软件转换为条形码，使为每个品种建立身份证的设想成为可能。     

中籼水稻品种产量与株型演进特征研究

以江苏省近60年生产上应用的16个代表性中籼品种(含杂交稻组合)为材料,依品种应用时期结合株型和基因型,将供试品种分为早期高秆（ET）、改良高秆（IT）、矮秆（DC）、半矮秆常规品种（SDC）、半矮秆杂交稻（SDH）和超级稻（SR）6个类型,研究其产量、源库关系和株型变化特性。结果表明,随着品种改良,籽粒产量逐步提高。这主要是由于总颖花量的增加,其关键在于每穗粒数的增多;结实率以DC最高,SR最低,千粒重变化不大。由ET到DC,植株高度降低,生物产量与收获指数同步提高,收获指数的提高更为明显。由DC到SR,植株高度略有增加,生物产量明显提高,抽穗后增加的量尤为显著,收获指数变化较小。品种改良明显减小了顶部3叶的着生角度,增加了抽穗期的叶面积,但颖花量的增加超过叶面积的增加,导致粒叶比（颖花数与叶面积之比）提高。随品种的演进,抽穗期根重以及根冠比提高,但根系伤流液量减少。抽穗至成熟根系伤流液和叶片中玉米素＋玉米素核苷浓度下降的速度表现为SR>SDH>SDC。依据品种演进特征,对进一步提高产量的途径进行了讨论。     

黄淮地区不同粳稻品种株型、产量与品质的比较分析

对黄淮稻区的129个粳稻品种(品系)进行了株型、产量和品质的观察测定。通过产量聚类分析，将供试品种分成超高产、高产、中产、中低产及低产5种类型。超高产类型品种占3.1%，低产类型品种占14.7%，其他3类品种占82.2%。超高产水稻品种多为半直立大穗型、叶片挺立，具有较高的干物质生产能力、较高的粒重、结实率和经济系数。优质米品种在高产和中高产类型中较多，在超高产和低产类型中很少。垩白米率高是超高产品种米质的主要问题。提出了黄淮地区超高产(>12 t hm^-2)中粳水稻品种的株型和产量构成指标，即株高1.00~1.08 m，全生育期150~155 d，穗型半直立，有效穗320~340个 m^-2，穗长0.17~0.18 m，一次枝梗12~15个，二次枝梗30~38个；每穗160~180粒，结实率>85%，千粒重26~27 g；倒1、2、3叶叶长分别为0.26~0.28、0.35~0.40和0.32~0.38 m，剑叶角度<20º，收获指数>0.50。     

种植密度对两种穗型冬小麦品种干物质和氮素积累、运转及产量的影响

在大田试验条件下,研究了不同种植密度对两种穗型冬小麦品种干物质和氮素积累、运转及其籽粒产量的影响.结果表明,两种穗型冬小麦品种花前植株干物质及贮藏氮素运转量均以适宜的低密度处理表现较高,其中干物质运转量以茎鞘最高,氮素运转量以叶片最高;花后植株干物质及贮藏氮素运转量两品种间表现不一致,大穗型品种兰考矮早八花后干物质及贮藏氮素运转量以最低密度的C1(300万株/hm2)处理最高,多穗型品种豫麦49-198则以较高密度的B3(225万株/hm2)处理最高;干物质对籽粒贡献率花前两品种均以较低密度处理表现较高,花后则以较高密度处理表现较高;贮藏氮素对籽粒氮素贡献率兰考矮早八花前以中间密度处理表现较高,豫麦49-198则仍以较低密度处理较高.成熟期兰考矮早八籽粒产量、淀粉产量及蛋白质产量均以C2(375万株/hm2)密度处理最高,豫麦49-198则以B2(150万株/hm2)处理最高.