基于红外热图像的棉花冠层水分胁迫指数与光合特性的关系

 利用Fluke红外热像仪获取两个棉花品种4水平水分处理5个关键生育时期冠层的红外热图像;并在红外热图像测试的样本区内,分别测试棉花叶片净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）和叶面积指数（LAI）。应用图像处理技术,提取棉花冠层受光叶片温度,并将人工参考湿表面（WARS）的温度运用到Jones定义的作物水分胁迫指数CWSI的经验公式中,计算CWSI;分析棉花冠层CWSI和光合参数的生育期变化,表明棉花冠层CWSI升高,P_n、G_s和LAI相应降低;不同水分处理条件下,生育期CWSI平均值分别与Pn、Gs和LAI平均值呈极显著的负相关关系（r_CWSI-Pn=-0.9182^**,r_CWSI-Gs=-0.8819^**,r_CWSI-LAI=-0.8661^**,n=16）,CWSI与Pn、Gs和LAI可同步反映棉花冠层水分胁迫的状况。研究结果表明,先进的红外热图像技术,提供了一种获得作物冠层表面温度的高分辨率空间信息的手段,能够消除背景干扰因素的影响,更精确的计算棉花冠层CWSI,可快速、有效、准确地监测棉花冠层的水分状况。     

寿县小麦下垫面能量平衡闭合状况分析

摘要：通过采用涡度相关法观测的小麦下垫面的潜热和显热通量与净辐射通量、土壤热通量、冠层热储量三者之和的有效能量之间的平衡能量平衡闭合状况进行了评价,结果表明,在小麦生态系统中存在能量不闭合现象,麦田能量平衡比率为O．91,能量闭合程度较高;在假定常规的有效能量测定正确的前提下,可以认为涡度相关测定的湍流通量可能被低估了。     

不同水分条件下棉花光谱数据对冠层叶片温度的响应特征

利用Fluke热像仪和ASD地物非成像高光谱仪,分别记录棉花新陆早33号、13号2个品种、4个水分处理、5个关键生育时期的冠层红外热图像和反射光谱数据;在红外热图像上提取棉花冠层受光叶片的温度,同时处理高光谱数据获得归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、红光620 nm和近红外850 nm波段的反射率(ρ620,ρ850)。分析表明,棉花2个品种4个水分处理的冠层叶片温度(TL)在盛花期、盛花结铃期较高,在盛铃期达到最大值,在开花期和吐絮初期较低;棉花受到水分胁迫,冠层近红外波段光谱的反射率降低,红光波段的反射率升高,NDVI和RVI变小,TL升高;在充分灌溉条件下棉花近红外、红光波段的光谱反射率、NDVI和RVI及TL则与水分胁迫处理的表现相反。和620 nm和850 nm波段反射率与TL的线性相关比较,棉花NDVI和RVI与TL的线性相关性更强。研究表明,将红外热图像和高光谱遥感技术相结合,具有实时、非破坏性地监测棉花水分状况的潜力。     

作物非充分灌溉决策指标研究进展

为了有效地进行非充分灌溉,通过不同方面研究土壤和作物水分亏缺的诊断方法,从而制定科学有效的灌水指标。对目前非充分灌溉的土壤、灌溉、作物等指标的研究现状及存在的问题进行了的阐述,讨论了非充分灌溉决策指标今后研究发展的方向。从目前国内外研究情况来看,应用叶水势、茎直径变化、冠层温度等作物指标来精确诊断作物的水分状况,已逐渐成为非充分灌溉研究领域关注的热点,但其基础理论、监测方法及不同作物的应用效果仍需进一步研究完善。因此,单纯从一种灌溉决策指标出发确定灌溉量是不全面的,如何建立非充分灌溉条件下不同地区、作物的灌溉指标体系将是今后中国重要的研究内容。     

以冠层反射光谱监测水稻叶片氮积累量的研究

作物氮素状况是评价作物长势、估测产量与品质的重要参考指标,对作物氮素精确诊断与管理具有重要意义。本文以不同施氮水平下的4年田间试验为基础,研究了水稻叶片氮积累量与冠层反射光谱的定量关系。结果显示,在冠层单波段反射率中,460 nm、510 nm及760~1 100 nm的光谱反射率与冠层叶片氮积累量的相关性较好;近红外波段(     

强寒潮天气南方塑料大棚防御冰冻灾害措施

本研究通过对安装在南方地区常见塑料钢管大棚内的自动气象站和棚内栽培作物生长状况的观测数据进行分析,以对比在强寒潮天气背景下,大棚2层保温膜+增温补光灯+遮阴网(Ⅰ)和3层保温膜+遮阴网(Ⅱ)2种保温措施的增温效果优劣。结果表明,采用保温措施(Ⅰ)和(Ⅱ)可分别将棚内温度提升(8.6±2.5)℃和(6.2±1.1)℃,措施(Ⅰ)增温效果更显著。同时,对近3年冬春季多层覆盖大棚的温度数据进行分析,发现当外界气温降至-5~0℃以下时,2层棚膜保温可使棚内作物冠层(0.5 m)增温6.1~6.5℃,3层棚膜保温可使棚内作物冠层(0.5 m)增温6.9~7.2℃,可保证夜间大棚内温度在0℃以上。综上分析,结合设施大棚作物生理特性,构建了一套南方塑料大棚抵御低温冰冻灾害的气象指标和防御技术措施集。     

内蒙古兴安盟基于激光测距的作物冠层高度研究现状

内蒙古兴安盟作为一个农业大区,作物观测是农业生产中必不可缺少的一环。而作物冠层高度是作物生长中观测的重要参数,掌握作物冠层高度的变化可以实时了解作物的发育进展和长势情况,对分析作物生长状态、开展作物产量预测、指导农事活动、保障粮食安全具有重要意义。本文主要介绍内蒙古自治区兴安盟现有作物冠层高度研究现状,尤其是基于激光测距技术的作物冠层高度研究进展,并将内蒙古兴安盟突泉县2018、2019年作物冠层自动测量结果与人工观测结果进行对比分析,验证了本地区基于激光测距技术的作物冠层高度方法的有效性和可行性。     

花后冠层温度对小麦产量的影响及几个关联SSR位点的效应分析

小麦生育期间的冠层温度,尤其是开花以后的冠层温度对植株衰老、粒重和品质等有很大影响。2012—2013和2013—2014年度,在河南新乡利用4个品种的选择导入系群体观测了冬小麦冠层温度与产量间的关系,并通过全基因组SSR标记检测相关主效基因位点,以解析其遗传机制。结果表明,冠层温度与千粒重和产量呈显著负相关;与有效穗数呈显著正相关,并随着时间的推移,相关性逐渐增大。在已报道的44个与千粒重或穗粒数相关联的SSR位点中,有9个与冠层温度显著关联,其中在6个位点上检测到优异等位变异,携带优异等位变异材料的冠层温度显著低于携带非优异等位变异材料的冠层温度。影响冠层温度的优异等位变异间存在明显的加性效应,这些位点同时也与千粒重和穗粒数呈现出显著关联。与冠层温度关联的SSR位点均与灌浆中后期旗叶的叶绿素含量相关联。由此表明,在灌浆后期良好的根系功能保证了水分和营养的正常供应,降低了冠层温度,而较低的冠层温度对叶绿素和光合起到了良好的保护作用,从而提高千粒重和增加籽粒产量。     

新型植物抗旱剂2-(乙酰氧基)苯甲酸(ASA)的抗旱应用效果研究

农作物体内水分平衡状况受外界条件影响而发生变化。水分进入超过水分消耗，长时间水分过多，对作物会造成危害；进入水分等于水分消耗，这叫做不亏缺平衡，这种情形植物生长最好；水分进入少于水分消耗，由于水分亏缺，使植物细胞丧失膨压，组织也就失去了紧张状况，外表呈萎蔫状态，如果作物根部水分吸收的速度赶不上叶面蒸腾的速度，作物就会发生萎蔫。     

玉米株型与冠层光合作用的数学模拟研究

建立了一个对冠层结构上具有高分辩率的作物冠层光合作用模型,包括冠层结构模型、冠层光分布模型和叶面光合作用模型。将作物冠层按叶面积指数划分为若干层次。上下层次之间,水平面太阳辐照度按Ｍｏｎｓｉ和Ｓａｅｋｉ的指数递减模型分布。冠层对太阳漫射光的消光系数由作物株型确定,对直射光的消光系数由株型和太阳位置确定。在同一层次中,作物株型按Ｒｏｓｓ－Ｎｉｌｓｏｎ的叶倾角分布模型,将叶面位置划分为８个方位、６个倾     

玉米株型与冠层光合作用的数学模拟研究——Ⅰ.模型与验证

建立了一个对冠层结构具有高分辨率的作物冠层光合作用模型.包括冠层结构模型、冠层光分布模型和叶面光合作用模型.将作物冠层按叶面积指数划分为若干层次.上下层次之间,水平面太阳辐照度按Monsi和Saeki的指数递减模型分布.冠层对太阳漫射光的消光系数由作物株型确定,对直射光的消光系数由株型和太阳位置确定.在同一层次中,作物株型按Ross-Nilson的叶倾角分布模型,将叶面位置划分为8个方位,6个倾斜角.设同一层中水平面辐照度相同,某一方位角和倾角的叶面直射光以太阳轨道方程确定.用玉米冠层的实测资料验证了辐射分布模型和叶片的光合作用模型.敏感性试验表明,模型对输入因子有良好的响应.本模型对冠层光合作用的理论研究、作物生长的数学模拟等有一定的意义.     

喷杆喷雾机液压控制回路设计与仿真

为了保证喷杆喷雾机工作过程中的施药效果,避免喷杆倾斜刮伤作物,喷杆距冠层的距离应保持在一定的范围内,且与冠层之间应始终保持近似平行。本文对喷杆平衡和高度调节液压系统的组成与工作原理进行了阐述,并利用AMESim建立了喷杆喷雾机液压系统模型。     

土壤水分对冬小麦生长后期光能利用及水分利用效率的影响

通过控制不同土壤水分条件形成不同的小麦（Triticum aestivum L.）群体结构,测定了抽穗到成熟期间小麦冠层光合有效辐射（PAR）截获及垂直分布、干物质积累和产量。研究表明,不同处理小麦冠层对PAR的截获量差异较小（小于15.7%）,但冠层上部（60~80 cm）的PAR截获量和生长后期PAR转化效率差异明显（100.7%和63.7%）,与产量和光能利用效率变化一致,可见土壤水分是通过改变小麦群体内PAR垂直分布及PAR转化效率对作物产量和光能利用效率产生影响。抽穗到成熟期间维持小麦冠层上部PAR截获率在50%左右是实现高产的重要保证。随着土壤水分改善,冬小麦光能利用率和产量持续增加,但水分利用效率却先于二者提前降低,说明改善水分利用效率是提高华北地区农业气候资源利用效率的关键。在底墒充足的条件下,分别在拔节和挑旗期灌水60 mm可获得较高的光能和水分利用效率及经济产量     

科迪华推出两款将改变新西兰芸苔属作物种植未来的新产品

正要保持饲用芸苔属作物的稳产高产并非易事,其间会受到诸多因素的影响,而其中的任何一种因素都有可能影响收成,甚至使整个种植季绝收。在所有这些因素中,最关键的是杂草防除。所有杂草防除方案的目标都相对直截了当——通过减少对光、水分和养分的争夺以保护作物。最有效的控制手段是使作物形成浓密的冠层,为此需要作物快速出苗、生长和立苗。     

干旱胁迫对棉花冠层光合、光谱和荧光的影响

【目的】研究干旱胁迫下棉花冠层荧光表现。【方法】以转基因抗虫棉农大601为试材,在田间移动旱棚内,设置4种水分处理(正常、轻度干旱、中度干旱和重度干旱),在群体水平研究了冠层光合速率(CAP)、冠层光谱指数和冠层日光诱导荧光(F761)等指标与植株叶片含水量(LWC)和叶面积指数(LAI)间的关系。【结果】两年试验结果表明:随着干旱胁迫程度的加深,LWC、LAI、CAP、归一化差值植被指数(NDVI)、光化学反射指数(PRI)和F761均呈下降趋势,水分指数(WI)呈上升趋势。经统计分析,重度胁迫下的所有指标与对照差异极显著。NDVI、PRI和WI与LWC、LAI极显著相关,NDVI、PRI和WI与LAI的相关系数(|r|0.6)均低于它们与LWC的关系(|r|0.8),F761与LWC、LAI的相关系数高于其它光谱指数。【结论】冠层光合速率、冠层光谱指数和冠层日光诱导荧光均能反映干旱条件下植株含水量和叶面积指数,冠层日光诱导荧光可能比冠层光谱指数更为敏感地反映棉花水分状况。     

华北平原冬小麦生态系统齐穗期水碳通量日变化的非对称响应

陆地生态系统CO_2和水热通量变化特征及其环境控制机制是理解生态系统水碳耦合循环过程和模型开发的基础.农田生态系统水碳通量特征的研究对把握作物生产力水平和水分利用效率的高低具有重要意义.本研究基于涡度相关技术对华北平原冬小麦农田生态系统齐穗期水碳通量的日变化特征进行了分析.结果表明:以C_3作物冬小麦构成的农田生态系统晴天CO_2通量、水汽通量和冠层导度均存在明显的"午休"现象,"午休"的原因是晴天强光造成的"光抑制";CO_2通量对光合有效辐射呈米氏响应,其表观量子效率为0.002 997 mg/μmol,潜在最大碳通量为3.349 4 mg/(m~2·s);水汽通量和冠层导度与光合有效辐射之间均存在极显著线性关系,但在相同光合有效辐射下,下午的冠层导度明显小于上午,其原因在于同化产物的反馈抑制;下午的水汽通量明显大于上午,则主要受控于温度和VPD的变化.由于下午的水汽通量大于上午,而CO_2通量在上午和下午无明显差异,使得农田生态系统上午的水分利用效率明显高于下午.     

农业气象自动观测系统数据与人工观测数据对比分析

内蒙古兴安盟突泉县、扎赉特旗于2016年各安装一套农业气象自动观测系统开展春玉米、水稻发育期、植株密度、植株冠层高度、生长状况、叶面积指数和干物质重量农业气象要素自动与人工观测对比试验。通过2016至2018年的对比试验数据分析,结果表明：作物生长状况、发育期自动观测数据与人工观测数据基本一致,完全可以代替人工观测。植株密度、冠层高度、叶面积指数、干物质重量自动观测误差相对较大,不能代替人工观测。农业气象观测要素作物生长状况、发育期的自动化、数字化观测,增强了观测资料的客观性、时效性和连续性,为提高农业气象服务准确性提供了数据支撑。     

棉花光合生产与干物质积累过程的模拟

在综合已有作物模拟模型优点的基础上,构建了基于生态生理过程的棉花光合生产与干物质积累动态模拟模型。模型中引用了高斯积分法计算冠层每日的PAR总截获量和光合同化量,考虑了PAR的日变化规律和太阳高度角变化对直射PAR消光系数的影响,在量化直射辐射对光合作用贡献的同时,分别计算了天空散射辐射、冠层和土壤散射辐射的强度。模型充分考虑了温度、生理年龄、氮素、水分等因子对光合作用和呼吸作用的影响。利用不同遗传类型品种、不同管理方式下的棉花干物质积累动态对模型进行了检验,结果表明模拟值与观测值吻合度较好,模型不仅具有较强的机理性而且具有较高的预测性和实用性。     

基于ETM植被指数和冠层温度差异遥感监测棉花冷害

 大范围地、及时地遥感监测棉花的冻害状况及损失对安排救灾、灾后评估有着现实的意义。利用2001年6月7日、8月10日和2000年8月7日ETM影像,结合农业灾害和农作物生长发育统计数据,通过植被指数变化和冠层温度差异对新疆沙湾2001年8月初棉花结桃时发生的冷害进行遥感监测。结果表明:与往年未遭受冷害的同期棉花植被指数相比,棉花植被指数NDVI绝对差值降低区域占67.8％,其中下降0～0.2占51％,下降大于0.2占17％,降低百分比处于0～20％。植被指数和温度图像散点图呈现显著负相关,相关系数－0.63。其中未受冷害影响,植被指数增加,长势较好的棉花冠层温度平均为26.4℃,植被指数未变化区域为27.6℃,植被指数降低较多,冷害程度较重区域冠层温度约为29.3℃,冠层温度差异显著。基于ETM遥感影像植被指数变化幅度和冠层温度差异可用于冷害程度区域划分。     

棉花植株水分含量的高光谱监测模型研究

精确灌溉对无损、快速的水分监测技术有迫切需求。研究棉花冠层高光谱参数与水分的定量关系并建立水分估测模型,以实现棉花水分及时、准确监测。通过2年试验,测定棉花冠层高光谱及植株水分,根据光谱参数与植株含水量的相关关系,建立了植株含水量监测模型。结果表明:棉株含水量与叶片含水量在一定范围内随灌溉量增减而增减,并能区分棉花干旱程度;棉株及叶片含水量与冠层460～514 nm、605～698 nm、1451～1576 nm和1960～2457 nm反射率极显著负相关,与727～1345 nm反射率极显著正相关,且棉株的相关性好于叶片含水量。所选作物水分指数、归一化差值水分指数1、归一化差值水分指数2、水分胁迫指数1、水分胁迫指数2、水分波段指数、水分指数与归一化差值植被指数之比均与棉株及叶片含水量极显著相关;构建了棉株含水量和叶片含水量的最佳监测模型;所建模型精度能满足大田生产对棉花水分监测的要求。