冬小麦冠层水平叶绿素含量的高光谱估测

【目的】利用高光谱数据对抽穗期冬小麦冠层叶绿素含量进行估测,旨在为叶绿素含量快速准确估测提供参考。【方法】利用ASD便携式野外光谱仪和SPAD-502叶绿素仪实测了冬小麦抽穗期冠层光谱反射率及叶绿素含量,并对原始光谱反射率及其一阶导数光谱与叶绿素相对含量进行了相关分析,建立了基于敏感波段、红边位置、原始光谱峰度和偏度、一阶导数光谱峰度和偏度的叶绿素估算模型,并进行检验,从中筛选出精度最高的模型。【结果】冬小麦冠层光谱曲线特征与叶绿素含量之间有着密切联系。基于原始光谱一阶导数偏度和峰度的冬小麦(抽穗期)叶绿素含量估算模型拟合精度优于其他4种估算模型,决定系数R2分别为0.847和0.572,均方根误差RMSE分别为0.397和0.697,相对误差RE分别为61.0%和119.0%,拟合精度优于其他4种估算模型。【结论】原始光谱一阶导数的偏度和峰度作为自变量能很好地估测抽穗期小麦冠层叶绿素含量。     

小麦条锈病单叶片光谱和叶绿素含量关系分析

为了利用遥感监测小麦条锈病,研究条锈病侵染后小麦单叶光谱和叶绿素含量变化,人工接种条锈病菌在小麦幼苗上,测得接种1～24d的光谱和叶绿素含量,将其叶绿素含量与光谱及其一阶微分做相关性分析,利用光谱微分参数进行方程的模拟。接种1～12d,感染条锈病的叶片叶绿素含量与原始光谱及其一阶微分光谱在可见光波段呈负相关关系,接种13～24d,两者在可见光波段呈正相关的关系。接种后1～12d的方程模拟中以SDb为变量的模型为最佳模型,接种13～24d的方程模拟中以SDr/SDg为变量的模型为最佳模型,说明可利用光谱参数进行条锈病侵染小麦的早期监测。     

基于高光谱和GA-BP神经网络模型的冬小麦叶绿素含量反演

叶绿素是绿色植被进行光合作用的主要色素,是影响作物产量的重要因素之一,也是评价作物健康状况的重要生化指标。快速、准确、无损地监测作物叶片叶绿素含量,是实现作物长势和健康程度精准监测的关键。为提高作物叶绿素含量反演的精度,以冬小麦试验小区为基础,测量关中地区冬小麦叶片反射率及其对应的叶绿素含量。运用分数阶微分法计算0～2阶步长为0.1的分数阶光谱,通过灰色关联分析法提取出与叶绿素含量关联度大的特征,作为模型的输入参数。最终提取出0.6阶751、760 nm, 0.7阶744、751 nm, 0.8阶738、747 nm, 0.9阶738、750 nm, 1.0阶731、750 nm共10个与叶绿素含量关联度高的波段作为模型的特征波段。为解决BP神经网络(back propagation network)收敛速度慢、易陷入局部极小值的问题,使用遗传算法(genetic algorithm, GA)优化BP神经网络的权值和阈值,利用优化后的模型进行叶绿素含量的预测。结果表明,运用遗传算法优化BP神经网络模型反演精度较高,r²为0.952,均方根误差(RMSE)为3.64...     

冬小麦条锈病严重度高光谱遥感反演模型研究

通过人工田间诱发不同等级小麦条锈病,在不同生育期测定染病冬小麦冠层光谱及其病情指数(DI).把冠层光谱一阶微分数据与相应的DI进行相关分析,采用单变量线性和非线性回归技术,建立小麦DI的估测模型,并利用不同品种小麦样本对模型精度进行可靠性检验.结果表明:DI与一阶微分在432～582 nm、637～701 nm以及715～765 nm区域内有极显著相关性,以红边峰值区(725～735 nm)一阶微分总和与绿边峰值区(521～530 nm)一阶微分总和的比值为变量的线性模型估测DI精度最高,且其对小麦品种相对不敏感.上述研究结果对利用高光谱遥感监测农作物病害及其严重程度都具有实际应用价值.     

低温胁迫下冬小麦叶绿素含量高光谱估测

近年来,拔节期冻害已成为影响北方冬麦区主要的农业气象灾害。为实现低温胁迫下冬小麦叶绿素含量的精确诊断,利用多元统计分析方法(偏最小二乘法和逐步多元线性回归)提取低温胁迫下冬小麦叶绿素含量特征波段,并构建其估测模型。结果表明,经B-coefficient和VIP证实,结合SMLR提取叶绿素含量监测的光谱特征波段为401,681,727 nm,预测模型的R~2,RMSE,RE分别为0.751,0.622,0.128,并且验证模型R~2也达到了0.707,模型精度较高,具有一定的普适性。利用PLS-SMLR提取特征波段、建模的方法是可行的,可为低温胁迫下冬小麦叶绿素含量估测提供一定的理论依据。     

高光谱评价植被叶绿素含量的研究进展

重点介绍利用便携式光谱仪获得的高光谱数据在评价植被叶绿素含量的研究状况。从叶绿素的光谱特性入手。通过和传统宽波段对比阐述高光谱数据在评价植被叶绿素中的特点。在此基础上简要介绍了高光谱遥感数据估计植被叶绿素含量两种方法的研究进展。一是利用光谱数据。植被指数，导数光谱评价植被叶绿素密度或浓度。二是利用红边光学参数评价植被叶绿素密度或浓度，并分析了研究中可能存在的问题。     

基于光谱植被指数的冬小麦叶绿素含量反演

植物功能叶的SPAD值与其氮素和叶绿素有较强的相关性,研究功能叶SPAD与其冠层光谱的关系,对实现植株叶绿素含量快速、无损检测具有重要意义。本文通过对冬小麦生育期的冠层原始光谱进行一阶导数变换,研究其功能叶片SPAD值与冠层光谱的相关性,对监测冬小麦叶绿素含量的敏感波段进行了提取,并建立了叶绿素含量与冠层反射光谱的定量关系。结果表明,基于小麦冠层原始光谱反射率、冠层光谱导数反射率与SPAD的相关系数曲线,提取的各形式下冬小麦叶绿素含量的敏感波段分别为500、690、760和470、630、723nm;并构建了冬小麦叶绿素含量的预测模型,以FDNDVI(630,723)预测模型较好,其R2可达0.9485,模型验证参数R2、MRE和RMSE分别为0.8099、0.0294和1.805,拟合效果较好,表明该模型能有效地对冬小麦叶绿素含量进行预测。该研究结果可为冬小麦长势监测提供一定的理论参考。     

苹果冠层叶绿素含量高光谱估算模型

【目的】 研究一种快速、简便、无损的苹果冠层叶绿素含量估测模型。探索苹果品种岩富10号冠层的高光谱特征和叶绿素含量的估测方法,为该地区岩富10号苹果营养的快速诊断奠定基础,为红富士苹果精准化管理和-7光谱尺度研究提供参考依据。【方法】以红富士苹果(Malus domestica Borkh. cv. Red Fuji)主栽品种岩富10号叶绿素含量以及冠层高光谱反射率为数据源,分析叶绿素含量与冠层原始光谱(R)、微分光谱(R')之间的相关关系,利用敏感波段建立新的对应关系,构建岩富10号叶绿素含量的多种回归估测模型,并对不同模型进行了精度评价。【结果】微分光谱用于岩富10号叶绿素含量的估测精度要显著高于原始光谱反射率;利用敏感波段组合新定义的衍生变量拟合程度更优;在多种回归方式中,三次多项式模型的拟合程度最好,最优模型为357 nm等7个波段组合定义的新植被指数所建立的三次多项式模型,其精度为0.839。【结论】应用光谱技术对南疆塔里木盆地阿克苏地区岩富10号叶绿素含量进行定量反演是可行的。     

基于高光谱和HJ-1 CCD的水旱地冬小麦叶绿素含量反演

叶绿素作为绿色植物光合作用的必要组成成分,其含量的高低可反映作物的长势状况。实时监测植物叶片叶绿素含量的动态变化是监测植物长势的重要环节。以山西省闻喜县冬小麦为研究对象,基于高光谱技术和实测数据,对研究区冬小麦拔节期的叶绿素含量进行定量估算,并在此基础上利用卫星遥感数据对冬小麦的叶绿素含量进行反演,以达到仅应用卫星遥感数据估测叶绿素含量的目的。结果表明,水旱地冬小麦叶绿素含量敏感波段在可见光区域不同,在近红外区域一致;水旱地分别以DVI和NDVI为变量所构建的预测模型效果最佳,R2值均达到0.9以上,均方根误差分别为0.470 0和0.458 7;对叶绿素含量反演值与实测值对比分析,水地反演值与实测值大致吻合,而旱地反演值则偏高;采用均方根误差(RMSE)法,检验反演值和实际值的符合度,水地RMSE为0.926,旱地RMSE为1.540。     

冬小麦条锈病生理变化及其遥感机理

对不同处理条件下的冬小麦条锈病进行 (病情指数 ) (DI)调查 ,并进行同步的光谱测定及田间取样 ,在室内测试了对病情指数有重要影响的几个参数因子 ,叶绿素含量及上叶含水量 ,并且将其与光谱反射率进行统计分析。研究结果表明 ,这些参数因子与反射率数据在 5 5 0～ 70 0和 70 0～ 1160nm范围内与DI有着相似的高相关性 ,说明条锈病害的DI变化可以通过叶绿素含量、上叶含水量参数直接的变化在光谱上得到响应 ,从而证明遥感监测DI是可行的 ,同时解释了遥感监测机理。选出与叶绿素含量、上叶含水量相关性最强的波段与DI作多元回归 ,建立的模型能很好地反演冬小麦条锈病的病情指数 ,正确率达到 75 %以上     

Phytopathological characteristics of leaf rust resistance of new winter wheat varieties

The characteristics of types of leaf rust resistance of 14 winter wheat varieties under artificial climate chamber and field conditions as well as recommendations on their effective use are given.     

我国条锈病核心疫源区陇南冬小麦育种策略

根据我国条锈病核心疫源区甘肃省陇南地区的生态和生产条件,对近年来在小麦抗条锈病育种及品种抗病性利用研究方面的进展做一简要总结,针对存在的问题,提出了小麦育种在产量、品质、抗病性和适应性等方面的育种策略及构想.     

小麦条锈病对小麦产量的影响

为了研究条锈病对小麦产量的影响程度,利用充分接种与药剂保护作比较,对产量及产量构成因素进行量化分析.结果表明:接种与药剂防治间产量差异达极显著水平,参试材料减产幅度达1.07%~29.16%,减产明显;条锈病反应型、普遍率、严重度发生的严重程度是小麦减产的主要原因;除免疫、近免疫材料外,产量构成因素穗粒数、千粒重均有不同程度的降低,处理间达极显著水平;小麦减产与穗粒数下降有关,但与千粒重下降关系更大.该研究说明条锈病对小麦产量的负向作用显著,对小麦的危害严重;同时也证实了利用化学药剂适时防治小麦条锈病的可行性和必要性.     

陕甘小麦品种及抗源的高温抗条锈性研究

小麦苗期接种条锈菌(PucciniastriiformisWest.)后,分别采用高温(21±1)℃和常温(14±1)℃处理,测定了陕西、甘肃两省主栽品种及抗源的高温抗条锈性。结果表明,陕927、陕897、兰天1号、豫麦21和钱保德等品种具有高温抗条锈性,陕农757、西植9420、M8003-06、绵阳11、繁6、天选36和里勃留拉等品种可能具有高温抗条锈性。     

基于支持向量机的小麦条锈病和叶锈病图像识别

为了解决生产中小麦条锈病和叶锈病症状难以区分的问题,提高识别率和精度,提出了一种基于支持向量机和多特征参数的小麦条锈病和叶锈病图像分类识别方法。利用图像裁剪方法获取典型症状的子图像,采用中值滤波算法对图像进行去噪,利用K_means硬聚类算法实现病斑分割,提取病斑区域的形状、颜色和纹理特征空间的50个特征参数,设计支持向量机分类器进行分类识别。根据优选的26个特征参数,利用以径向基函数作为核函数的支持向量机对这2种小麦锈病图像进行识别。结果表明:训练样本识别率均为96.67%,测试样本识别率均为100%;与其他核函数相比,径向基核函数最适合于这2种小麦锈病的识别。所提出的基于支持向量机的方法可有效地进行小麦条锈病和叶锈病的图像识别。     

Postulation of seedling leaf rust resistance genes in 84 Chinese winter wheat cultivars

Wheat leaf rust(caused by Puccinia triticina) is one of the most important fungal diseases in China. There are tens of winter wheat cultivars which are approved to be released by the government at a national level and more than 100 wheat cultivars at the provincial level. But there is no information about leaf rust(Lr) genes in these cultivars, which makes it difficult for farmers and breeders to select which cultivars they should plant in their fields and use in their breeding programs. The objective of this paper was to identify the leaf rust resistant genes at seedling stage present in the 84 commercial wheat cultivars from China that have been released in the past few years. A set of 20 near isogenic lines with Thatcher background and 6 lines with known Lr genes were used to test the virulence of 12 races of P. triticina(Pt). By comparing the infection types(ITs) produced on the 84 cultivars by the 12 Pt races with the ITs on the differential sets, the Lr genes were postulated. In addition, 8 molecular markers of Lr genes such as Lr9, Lr10, Lr19, Lr20, Lr21, Lr24, Lr26 and Lr29, which are closely linked to or co-segregated with the Lr gene, were used for further validation of the genes in the 84 Chinese winter wheat cultivars. Twelve Lr genes, including Lr1, Lr3,(Lr3bg),(Lr3ka), Lr11, Lr13, Lr14 a, Lr16, Lr26, Lr27, Lr30 and Lr31 were postulated to be present either singly or in combinations in these Chinese wheat cultivars. Lr3 and Lr26 were detected most often in the tested cultivars, with frequencies of 51.2 and 38.1%, respectively. No wheat Lr genes were detected in 16 cultivars, and 4 cultivars may carry unknown Lr genes other than those used in this study. Lr9, Lr20, Lr21, Lr24, Lr25 and Lr29 were not present in any of the 84 tested accessions.     

冬小麦条锈病内外菌源的原理和效应研究

[研究目的]量化研究小麦条锈病菌源类别、作用和独特性,为防控提供依据.[方法]在易辨期(齐穗扬花期)将病田分类,病菌具潜伏性,在短时间内底叶未发病田和发病田的剑叶发病由外部和内外部菌源侵害引发的,用致控病两种方法研究.[结果]齐穗扬花期之前是以内部菌源作用为主,之后外部菌源作用开始大于内部菌源.齐穗扬花期底叶不发病田控效明显,之后晚发病田控效降低.高温有一定控病效果.发病越早.底部叶片发病越重,内部菌源越多,齐穗扬花期上部叶片发病越重,之后各类病田发病轻重差异减小.[结论]对病田要早期挑治和中期控制,阻止外部菌源的落户和本田菌源的形成,有效减轻后期发病程度,中度以上发病年份.齐穗扬花期普防病田.     

普通小麦抗条锈新种质--WT212的抗性及遗传分析

对普通小麦抗条锈新种质——WT212的抗锈性及遗传学特性进行了分析。结果表明,WT212具有多小种抗性,参试的4个条锈菌生理小种的抗性受1对显性基因控制;细胞遗传学分析表明,WT212所携带的抗源不同于以1BL/1RS易位系为基础的"洛类"抗源,而是一种来自黑麦染色体组的抗条锈新抗源。初步断定WT212为可能只涉及1对染色体的小麦—黑麦易位系。