建立大田早稻农学光谱估产模式研究初报

大田试验结果表明,不同氮素水平的水稻冠层光谱之反射率存在着极显著差异。其中630～690nm,760～900nm和520～600nm三个波段可作为检测水稻氮素水平的敏感波段。利用测定光谱反射,通过光谱变量计算以估测LAI和Chl等农学参数是可行的。单一生育期光谱建模估产的精度较低,而且应用时生育期也难统一。RVI复合估产模式和LAI-RVI综合估产模式的精度很高,但仍只是“样板模式”,实际应用于大田估产时,仍需进行多点试验,进一步验证模式并建立一套修正方法,以适应不同熟制和不同产量水平的需要。     

水稻遥感估产的农学机理研究——Ⅱ.农学参数与光谱变量的相关分析

作者在主要农学参数间相关分析的基础上,进行了叶片含氮量、叶绿素含量、叶面积指数与光谱变量的相关分析和综合分析,明确了最佳农学光谱模式及其在各生育期光谱变异中的作用。从而证明通过光谱测定可以推算出叶绿素含量、叶片和稻株含氮量及叶面积指数。     

水稻遥感估产的农学机理研究——Ⅲ.从产量结构分析建立单产农学光谱试验模式

通过对稻株(含叶片)含氮量、叶面积指数、光谱变量与水稻产量结构间的相关分析,建立了单产光谱模式[y产量=A+B(RVI)+C(RVI)~2]和最佳单产农学光谱模式[LAI=A+B(RVI)+C(RVI)~2];[y产量=A+B(LAI)+C(LAI)~2]。由于仅是试验模式,故扩大应用时还需通过田间试验作修正。     

小麦光谱特性与估产模式的研究——遥感估产研究之一

通过在两个县麦田和校试验地共29个样点的光谱反射率测定,结合小麦生育状况和籽粒产量分析,可以看到小麦具有和其它绿色植物一样的光谱反射率特征,但也有自己本身值域。而在小麦不同发育期内又有它一定的变化规律,其中以抽穗期反射率为最高。从对不同波段反应上看第一波段(兰光)和第四波段(红外)与产量相关最为密切,经过对不同波段资料处理和运用积分回归技术我们得到了小麦光谱特性与估产模式。     

不同时相的柑橘估产模型比较研究

将不同时相的柑橘树冠层光谱数据和氮、磷、钾等农学参数与实测产量数据作回归分析,构建不同时相的柑橘估产模型,并对不同时相模型进行比较分析,探索最佳遥感估产模型.结果表明:以柑橘4个生育时期(萌芽期、开花期、成熟期、休眠期)光谱特征点的反射峰深度、绿峰归一化差值指数、红边位置等光谱变量和氮、磷、钾等农学参数组合构建的复合回归模型估产效果最佳,经过柑橘实测产量的检验表明,2010年(R2=0.965,Re=2.540)和2011年(R2=0.975,Re=2.163)都达到极显著相关,说明该估产模型具有可靠性.同时,也证明了反射峰深度、绿峰归一化差值指数、红边位置等光谱特征变量和氮、磷、钾等农学参数与柑橘产量的重要关系,及其对柑橘估产研究的重要作用.     

水稻遥感估产的农学机理研究——Ⅰ.不同氮素水平的水稻光谱特征及其敏感波段的选择

介绍了大田与盆栽条件下不同氮素水平的水稻冠层、叶片和稻株的光谱反射特征曲线。经过光谱差异性检验,找出了诊断水稻氮素营养水平的敏感波段范围,结合考虑实用性确定冠层敏感波段为760～900nm、630～690nm和520～550nm;叶片敏感波段为760～900nm、630～660nm和530～560nm。     

不同早稻品种的光谱特性及其与农学参数的相关性

田间试验结果表明:①不同早稻品种的光谱特性,在抽穗前主要受水稻株型(叶片倾斜和披叶程度)的影响;在抽穗期和灌浆期,主要受稻穗(数量及成熟度)的影响。②不同早稻品种的光谱变量与农学参数之间,在抽穗前相关密切,相关系数高,用光谱变量可以估测农学参数;在抽穗后,由于受穗的光谱和天气的影响,它们之间相关较差,如何建立理想的相关模式尚需进一步深入研究。     

机械侧深施肥对机插晚稻产量及农学性状的影响

为了探讨稳定性肥料的侧深施肥技术对机插晚稻产量和农学性状的影响,试验以甬优1540为材料,设置空白对照、中量稳定性肥撒施、中量稳定性肥侧深施、高量稳定性肥撒施和高量稳定性肥侧深施5个处理。结果表明:不同施肥处理下水稻籽粒产量为10 234~11 134 kg·hm^-2,高量稳定性肥侧深施处理产量最高。与人工撒施处理相比,采用机械侧深施肥可使水稻增产3.7%~4.2%,提高了有效穗数和千粒重。肥料侧深施处理下氮肥农学效率为14.6~15.1 kg·kg^-1,氮肥偏生产力随施氮量的增加呈现下降趋势,高于人工撒施处理。可见,机械侧深施肥能够增加水稻籽粒产量、改善水稻农学性状和提高肥料生产效率。     

基于光谱指数的冬小麦变量施肥冠层光谱特征研究及产量分析

 【目的】由适时获得的高光谱数据代替传统繁琐的实验室土壤养分测定数据来进行变量施肥，实现冬小麦高产优质的目标。【方法】本研究利用冬小麦起身期和拔节期冠层光谱数据，选用反映冬小麦长势信息的优化土壤调节植被指数（OSAVI，optimization of soil-adjusted vegetation index）和变量施肥模型进行变量施肥管理（变量区），以相邻地块常规非变量（均一）施肥区（对照区）为对照，研究了不同氮肥处理冬小麦冠层光谱特征及其施肥效应。【结果】变量施肥之后两种氮肥处理在敏感波段670 nm和760～900 nm处反射率差异明显，而670nm和760～900nm是氮素和冠层的敏感波段，说明进行变量施肥时，利用基于这两个波段组合的光谱指数OSAVI优于其它波段组合的光谱指数；SAVI不同生育时期的变化情况，反映了变量施肥在调控作物长势及群体结构上的优势；与对照区相比变量区提高产量达378.72 kg•ha-1，并降低了各小区产量之间的变异,变量区土壤硝态氮浓度降低，氮肥利用率提高，生态效益较为明显。【结论】该技术通过改善冬小麦群体质量，延缓了植株衰老，促进干物质和氮积累，增加冬小麦产量和氮肥利用率。     

配方施肥对早稻农艺性状和产量的影响

通过“3414”回归最优设计原理设置的早稻肥效试验,研究配方施肥对早稻农艺性状和产量的影响。试验结果表明：与对照（CK）相比,各配方施肥处理水稻有效穗、结实率、千粒重、实际产量均有所提高,其中以施纯氮13kg/666.7m^2、纯磷4kg/666.7m^2、纯钾9 kg/666.7m^2时,水稻农艺性状较其它处理好,且实际产量比CK增加55.2%,为本试验条件下最佳配方施肥组合。     

不同控释氮肥用量对早稻生长性状及产量的影响

【目的】探讨桂中双季稻区水稻氮肥施用效应,为当地水稻生产合理施用氮肥提供理论依据。【方法】2008~2009年在广西来宾市兴宾区进行了不同控释氮肥用量对该地区早稻生长性状、产量以及氮肥农学效率影响的大田试验。【结果】施氮对桂中稻区早稻的生长具有促进作用,能明显地改善水稻的产量结构,与不施氮（N0）相比,两年早稻施氮处理的株高与有效穗数分别平均提高16.07%与28.76%,与每穗总粒数与结实率分别平均提高12.54%与1.34%,产量平均提高41.26%,当氮肥施用量〉330kg/ha时,水稻的有效穗数、每穗总粒数、结实率与产量均随着施肥量的增加而降低。【结论】桂中稻区早稻施氮165~330kg/ha,既能确保水稻高产,又能保证肥料资源得到高效利用,是桂中地区早稻比较合理的施肥水平。     

杂交稻产量与主要农艺性状的灰色关联度分析

采用灰色关联度分析法分析了12个杂交稻品种（丰两优4号、杨农优3611、先农303、金优987、东优1388、丰优126、45S/RX10、荆楚优1537、II优838、香优218、川香29A／AW03和SD-88）产量与单位面积有效穗数、株高、穗长、每穗粒数、结实率和粒重的关系。结果表明：12个杂交稻品种产量与6个农艺性状关联度的降序排列为：单位面积有效穗数（0．742）、结实率（0．739）、穗长（0．705）、粒重（0．657）、每穗粒数（0．639）、株高（0．614）。由此可见,适宜的单位面积有效穗数、结实率和穗长可能成为今后杂交稻育种与栽培管理工作的主攻方向。     

利用水稻光谱分析估测钾素含量的研究初报

砂培盆栽试验结果表明:不同钾素水平的水稻冠层光谱反射率存在极显著差异,测试条件对结果影响较大。经比较,当培养砂子用黑布遮盖后结果更理想。对结果进行相关分析,发现水稻光谱变量与叶片钾含量之间存在着一定的相关性,当去除钾水平过量点后,钾含量与水稻光谱变量的相关性达显著水平。因此,利用光谱分析估测水稻钾含量(除过量钾以外)的可能性是存在的。     

Effects of nitrogen nutrition on the spectral reflectance characteristics of rice leaf and canopy

遥感技术使大面积监测植物长势及估测化学组成有了可能,高分辩力地物光谱仪应用于简单、快速、非破坏性地估测植物冠层化学组成的前景正引起越来越多的关注．本文通过田间试验及室内分析研究了氮肥水平对水稻叶片及冠层反射光谱特性的影响,氮素营养对从可见光至近红外较大范围水稻反射光谱特性有较大影响,随着氮素营养水平的提高,叶片及冠层可见光波段的光谱反射率下降,而近红外波段则增加,经两样本ｔ检验统计分析,在５４０,６８０ｎｍ和７４０～１０７０ｎｍ波段处对氮素营养水平最为敏感,而且各氮营养水平之间的反射率呈显著或极显著的差异．水稻叶片氮含量与冠层和叶片光谱变量呈极显著或显著的相关性,这表明利用光谱测试简单、快速、非破坏性地估测水稻氮素营养水平是可行的．     

侧深施用控释肥对机插中稻生长、产量及氮肥农学效率的影响

针对水稻生产中化肥施用量大、施肥方式不合理及肥料利用率低等问题,以‘九香粘’品种为材料,在5种不同施肥处理下进行随机区组小区试验,研究了侧深施用控释肥对机插中稻生长、产量及氮肥农学效率的影响。结果表明：较对照,采用侧深施用控释肥处理的水稻茎蘖数显著增多,植株器官干物质重和收获指数均较高,有效穗、穗粒数、结实率、产量和氮肥农学效率提高显著,株高和千粒重差异不明显,侧深施用控释尿素、控释尿素减氮20%和控释复合肥处理的平均增产率分别为9.98%、7.53%和8.37%,氮肥农学效率分别提高34.57%、57.62%和29.02%。处理效果以控释尿素最好,控释复合肥优于常规尿素。机插中稻侧深施用控释肥可改变机插中稻群体质量,促进产量形成,提高产量和氮肥农学效率。     

超级稻产量构成因素与产量的关系研究

对天优10号、天优122、五丰优128、两优培九和玉香油占等5个超级稻品种(组合)在广州地区早、晚季的产量构成因素与产量的关系进行研究,结果表明:杂交稻与常规稻的产量构成因素存在明显差异,杂交稻有效穗数较多、千粒重较大,常规稻则每穗总粒数较多、结实率较高;此外,超级稻早季每穗总粒数和晚季千粒重对产量有最大的正直接效应,因此早季重点增加每穗粒数、晚季注重提高粒重是增加超级稻产量的有效途径。     

覆盖旱种水稻的农学性状及产量变化

在田间严格控制土壤灌溉条件下,以常规水田为对照,研究了覆盖旱种(地膜、稻草和裸地)对水稻农学性状及产量变化的影响。结果表明,覆盖旱种水稻分蘖早,分蘖多,其中覆膜的效果优于覆草。增加每穴基本苗,可以提高成穗率,降低秕谷率。覆盖旱种的3个处理叶面积指数依次为覆膜>覆草>裸地。虽然覆盖旱种水稻的籽粒产量略低于或显著低于常规水田,但是覆盖旱种处理的生物量与常规水田在统计学上没有显著差异,而且覆盖旱种处理的生物量还略大于常规水田,表明覆盖旱种水稻有增产的可能和潜力。     

基于随机森林回归方法的水稻产量遥感估算

为寻求高效的水稻产量估算方法,以2017年长春市九台和德惠地区的采样点为样本,遥感数据和气象数据为特征变量,通过对产量与特征变量间的相关性分析与特征变量之间的主成分分析和袋外数据(out-of-data,OOB)变量的重要性分析对特征变量进行选择,以选择后的特征变量为输入变量建立水稻产量估算的随机森林回归(RFR)模型。结果表明:特征变量优选后的RFR模型对水稻产量估算的精度更高,决定系数R~2和平均相对误差MRE分别为0.950和0.060;并将该模型应用到农安地区,以多元逐步回归模型作为比较模型,表明RFR模型的水稻产量估算精度明显优于多元逐步回归模型,RFR模型的R~2和MRE分别为0.730和0.090,多元逐步回归模型的R~2和MRE分别为0.530和0.120。