遥感光谱指标和神经网络结合的冬小麦地上部生物量估测

为探讨基于神经网络对小麦地上部生物量(aboveground biomass, AGB)进行遥感估测的可行性,在江苏省泰州泰兴市、盐城大丰区和宿迁沭阳县布设冬小麦大田试验,在对冬小麦近红外波段反射率(near-infrared band reflectance, REF_nir)、红光波段反射率(red band reflectance, REF_red)、归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index, NDVI)、差值植被指数(difference vegetation index, DVI)、比值植被指数(ratio vegetation index, RVI)、土壤调节植被指数(soil adjusted vegetation index, SAVI)和优化土壤调节植被指数(optimized soil adjusted vegetation index, OSAVI)等7个遥感光谱指标与冬小麦生长指标(LAI和AGB)进行相关性分析基础上,构建基于BP神经网络的冬小麦AGB估测模型,并与...     

县域冬小麦生物量动态变化遥感估测研究

为给生产管理中及时掌握县域冬小麦长势的动态变化提供有效手段,以江苏省沭阳县为研究区,基于冬小麦生物量形成的生理生态过程,重构冬小麦生物量遥感估测模型。选用两景不同时相的HJ星影像数据,利用植被指数反演的LAI数据,对冬小麦生物量模型进行参数修订,并对县域冬小麦拔节期生物量的空间分布进行估测。在此基础上,进一步估测冬小麦抽穗期生物量分布特征及其动态变化特点。结果表明：（1）冬小麦拔节期生物量估测值和观测值范围分别为2 054.3~4 828.3 和1 962.5~4 568.4 kg·hm^-2 ,平均值分别为3 148和3 045.5 kg·hm^-2 ,RMSE为214.8 kg·hm^-2 ,决定系数为0.919 1,表明冬小麦生物量模型模拟精度较好;（2）冬小麦抽穗期生物量较拔节期发生明显变化,其中长势变化快的田块面积为20 108.7hm,占总种植面积的23.4%。春季气候因素的转好以及肥水措施的实施对冬小麦营养与生殖共生阶段的生长起到明显促进作用。说明本研究提出的基于遥感反演信息与生长模型协同的冬小麦生物量估测方法能有效估测县域冬小麦不同生长时期生物量的空间分布及其动态变化。     

基于近地高光谱信息的小麦条锈病病情指数反演

为探究小麦条锈病病情状况与冠层光谱的关系,通过田间人工接种条锈病菌,在不同生育期测定各个种植小区的冠层光谱、病情指数,对测定的光谱进行了连续统去除,提取光谱吸收深度、吸收峰总面积、吸收峰左端面积、对称度等吸收特征参数,计算光谱敏感度值,以病害区光谱吸收特征参数和光谱敏感度两个指标定量分析了小麦病害随生育期推进的变化程度,并且以不同生育期的光谱敏感度值和全生育期吸收特征参数为自变量建立回归模型,精确反演了小麦全生育期的病情指数。结果表明,以光谱敏感度值为自变量的组合模型预测值拟合度为0.97,以光谱吸收特征参数为自变量的模型预测值拟合度为0.95,均达到显著水平。     

冬小麦白粉病冠层光谱特征解析与病情指数反演

为探讨利用高光谱技术快速无损地监测小麦白粉病灾情的方法,通过人工田间诱发白粉病,在灌浆期对不同发病等级(病情指数)的冬小麦进行冠层高光谱测定,对原始光谱数据进行一阶微分处理,筛选最佳光谱特征参量和植被指数,构建冬小麦白粉病病情指数反演模型。结果表明,在冠层尺度,小麦白粉病"红边"位置均在730nm左右(±1nm);经验证,5种模型中三角植被指数(TVI)模型估算精度最好,r2和RMSE分别达到了0.700和0.112,与精度最低的优化土壤调节植被指数(OSAVI)模型相比,r2提高了0.071,RMSE降低了0.013。小麦白粉病"红边"蓝移现象并不明显;五种模型r2都达到了0.6以上,说明高光谱技术都能够有效地对冬小麦白粉病病情指数进行无损、快速、精确的反演,其中TVI的反演精度最佳。     

基于光谱指数的冬小麦冠层叶绿素含量估算模型研究

为探索对冬小麦冠层叶绿素含量反应敏感的高光谱波段组合,同时比较不同光谱指数对小麦冠层叶绿素含量的估测效果,通过分析350~2 500nm波段范围内原始光谱反射率及其一阶导数光谱的任意两两波段交叉组合而成的主要高光谱指数与冬小麦冠层叶片叶绿素含量的定量关系,建立冬小麦冠层叶绿素含量估算模型。结果表明,选用归一化光谱指数(NDSI)、比值光谱指数(RSI)、差值光谱指数(DSI)和土壤调节光谱指数(SASI)建立的冬小麦冠层叶绿素含量监测模型决定系数均大于0.71,标准误差均小于1.842。利用独立试验资料进行检验,表现最好的是RSI(FD_(689),FD_(609))和SASI(R_(491),R_(666))L=0.01,预测精度高达98.2%,模型精确度和可靠性较高。     

多遥感光谱指标结合进行大田冬小麦叶片叶绿素含量估测研究

为解决大田冬小麦叶片叶绿素含量估测模型精度低、通用性弱的问题,在获取冬小麦拔节期和抽穗期冠层红光波段反射率(BR_red)和近红外波段反射率(BR_nir)的基础上,计算归一化差值植被指数(NDVI)、差值植被指数(DVI)、比值植被指数(RVI)、土壤调节植被指数(SAVI)、改进型比值植被指数(MSR)、重归一化植被指数(RDVI)、II型增强植被指数(EVI2)和非线性植被指数(NLI)等8个植被指数。经统计分析,选择与叶片叶绿素含量(SPAD值)相关性较好的5个遥感光谱指标(NDVI、MSR、NLI、BR_red和RVI)作为输入变量,建立了冬小麦叶片叶绿素含量的BP神经网络估测模型(WWLCC_BP),并对估测模型进行精度验证。结果表明,WWLCC_BP估测模型在拔节期估测的决定系数(r²)为0.84,均方根误差(RMSE)为5.39,平均相对误差(ARE)为9.87%。抽穗期的估测效果与拔节期较为一致。将WWLCC_BP和高分六号影像...     

冬小麦病虫害的高光谱识别方法研究

为探讨冬小麦病虫害的高光谱遥感识别的可行性,在冬小麦白粉病、条锈病人工接种诱发和麦长管蚜自然危害条件下,利用ASD手持式高光谱仪,测定了冬小麦的田间光谱反射率,并经一阶微分、对数及归一化等数据变换,通过逐步判别、线性判别和分层聚类等方法时不同病虫害进行识别.结果表明,利用逐步判别分析法选择的重要波段主要位于蓝绿区和红边区及近红外区;分层聚类法选择的波段除了常规波段外,还有红、绿波段边缘区.利用上述方法选择的波段对病虫害进行识别比原始波段具有更高的精度(90.6%),边缘区波段对病虫害的识别有重要作用,用对教-微分变换处理较其他方法处理对病虫害识别有更好的效果.     

多光谱与热红外数据融合在冬小麦产量估测中的应用

为了解多光谱与热红外数据融合对冬小麦产量估测精度的影响,以30个黄淮麦区冬小麦品种为材料,利用三种灌溉处理(处理1、处理2和处理3灌水量分别为240、190和145 mm)下冬小麦拔节期、挑旗期、抽穗期与灌浆期的无人机多光谱和热红外动态数据,构造了多个光谱指数,以支持向量机构建冬小麦产量估测模型,并验证其精度.结果表明...     

基于光谱指数的变量施肥对冬小麦产量构成的影响及其效益分析

为给小麦变量施肥提供依据,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)和变量施肥模型进行变量施肥管理,以相邻地块常规非变量(均一)施肥区为对照区,研究了基于光谱指数的变量施肥对冬小麦产量构成的影响及其效益.结果表明,变量区OSAVI的变异系数较对照区有所降低;变量区产量、穗数和穗重高于对照,且变异系数均较对照区有所降低;变量区的穗粒重低于对照区,但变异系数增加;变量区的千粒重高于对照区,变异系数相近.变量区籽粒蛋白质含量高于对照,变异系数低于对照.变量区农作物经济效益高于对照区,土壤硝态氮浓度降低,生态效益明显.     

冬小麦叶面积指数的品种差异性与高光谱估算研究

为给小麦叶面积指数（LAI）的高光谱估算提供技术支持,基于2年大田试验,以4个河南主推品种为材料,对小麦LAI和冠层光谱变化特点、估算模型及其品种间的差异等进行了系统分析。结果表明,在生育期内不同冬小麦品种冠层光谱反射率的变化与LAI变化有差异;在相同LAI下,不同冬小麦品种的光谱曲线存在差异。利用400~900 nm范围内冠层光谱反射率的任意两波段组合的比值光谱指数（RSI）、归一化差值光谱指数（NDSI）和差值光谱指数（DSI）所建立的单品种模型以及不同品种综合模型的决定系数（r）均达到0.84以上,单品种模型的r和调整r分别较综合模型高出3.1%~4.8%和2.0%~4.2%。利用独立于建模样本以外的数据对上述模型进行检验,单品种模型预测的r较综合模型提高了0.6%~11.0%,而均方根误差降低了10.0%~37.0%。因此,在利用高光谱遥感技术估算冬小麦LAI时,可以通过建立单品种模型来提高估算精度。     

西藏青稞和小麦品种的条锈病抗性鉴定

为明确西藏青稞、小麦品种的条锈病抗性水平,以合理利用抗病品种防控条锈病,采用常规接种法,利用当前西藏大麦条锈菌的流行菌系PSH1和PSH2、小麦条锈菌的流行小种CYR33和CYR32,分别对供试的15个青稞、26个小麦品种在温室进行苗期、成株期抗条锈病鉴定,并分析其抗性水平与抗性类型。结果发现,15个供试青稞品种中,仅喜马拉21号对大麦条锈菌菌系PSH1、PSH2兼具苗期和成株期抗性,15个均对小麦条锈菌小种CYR33、CYR32表现抗病。26个供试小麦品种中,19个对小麦条锈菌小种CYR33和CYR32兼具苗期抗性和成株期抗性,所有供试小麦对大麦条锈菌菌系PSH1、PSH2均表现抗病。     

四川小麦品种的遗传多样性及其对条锈病和白粉病的抗性

小麦条锈病和白粉病是四川小麦生产中的两大主要病害。为系统掌握四川小麦品种的遗传差异性及抗病性水平,以大田样品和近10年审定品种为试验材料,利用SSR分子标记对其进行遗传多样性分析,并对其成株期条锈病和白粉病抗性进行了鉴定。结果显示,115份大田样品和33个审定品种构成的总群体共扩增出38条多态性带,遗传相似系数变化范围为0.62~1。大田样品的观察等位基因数、有效等位基因数、基因多样性指数、信息指数、多态性位点数和多态位点百分率分别为1.868 4、1.422 8、0.253 0、0.386 7、33和86.8%,各项参数值均高于审定品种。聚类结果显示,多数审定品种与大田样品同源且出现于多个采样地点。抗性监测结果表明,四川省生产上大面积种植的小麦品种抗条锈性丧失明显,对白粉病的抗性丧失不明显。     

中国小麦农家品种抗条锈性评价及抗病品种的遗传分析

为了解小麦抗病品种的基因背景和遗传特点,采用中国目前的条锈菌优势小种对60个小麦农家品种进行了苗期和成株期抗条锈病鉴定。苗期鉴定发现,有13个品种对8个条锈菌优势小种中的4个或4个以上小种表现抗病,其中白老芒麦（甘地806）、圆籽糙（豫327）、大籽糙（豫331）、疙瘩糙（豫398）对6～7个小种表现出抗病,而且多表现免疫～高抗;成株期鉴定发现有38个农家品种对所有小种表现抗病,并且病情指数低于10,很多苗期感病的品种在成株期表现抗病。在抗务锈鉴定的基础上对抗病性较好的品种圆籽糙（豫327）和疙瘩糙（豫398）进行了抗条锈性遗传分析。对亲本、F1、F2、BC1代接种条锈菌优势小种,根据F1代的抗性表现和F2代、BC1代的抗感分离情况,初步明确圆籽糙对条中29号的抗性由两对显性基因互补作用控制,疙瘩糙对条中32号的抗性由一对隐性基因控制。     

小麦品种绵麦37对条锈病和白粉病的抗性

为了解小麦品种绵麦37在当前生产和抗病育种上的利用价值,通过室内和田间试验,对该品种进行了苗期和成株期的条锈病和白粉病抗性鉴定和评价。结果表明,在苗期接种的846份采自甘肃省不同地区及邻近周边麦区的条锈菌样中,51份菌株对绵麦37具有致病性,占总菌样数的6.03%;所用的条锈菌样中,生理小种及致病类型包括CYR33、CYR32、Su11-2、Su11-3、Su11-4、HY8、HY9、HY4、G22-9和G22-14,这些小种及致病类型主要分布在甘肃、四川及陕西等地,尤以四川、甘肃陇南等地出现频率较高。在成株期随着以G22-9和G22-14为代表的贵农类群出现频率的进一步升高,绵麦37已逐步在甘肃陇南田间丧失抗条锈性,但对白粉病抗性表现较好,尚可作为抗源材料进一步利用。     

小麦品种高温抗条锈病特性及保产作用

为了明确小麦高温抗条锈性及保产作用,分析了27个陕西农家小麦品种和15个改良品种的抗病特性,以及小偃6号、兰天1号、小偃54、79196-16-1-2四个品种的防病保产效果。结果表明,在陕西关中地区,5月中旬前后是小麦品种高温抗条锈性表达的关键时期;小麦高温抗病性表达后,条锈病病情指数增长缓慢,严重度不再增加;接种区与喷药区比较,抗病品种千粒重、穗粒数和穗粒重差异不显著,具有明显的防病和保产特性。     

条锈菌侵染对小麦光合作用和蒸腾作用的影响

以小麦秀锈菌条中29号小种（CY－29）衣发接种感病品种辉县红和铭贤169，采用LI－6200型光合系统仪对小麦发病旗叶的光合作用和蒸腾作用进行监测。结果表明，不同严重度小麦病叶光合作用和蒸腾作用的日变化明显不同。轻度病叶（严重度为5％）光合作用和蒸腾作用的日变化与健叶相似，水分利用效率轻微下降。轻度病叶仍可有效控制水分的蒸腾散失，光合作用主要受气孔因素控制。中度病叶（严重度为40％0和重度病叶（严重度为80％）光合作用和蒸腾作用的日变化与健叶明显不同，病叶蒸腾作用在午前已大幅升高，并在此后一直保持很高的蒸腾水平，组织相对含水量大幅下降，光合作用和水分利用效率显著降低。中度和重度病叶完全丧失了控制水分散失的能力，光合作用主要受非气孔因素限制。中度和重度病叶光合作用的大幅降低不仅与叶绿素含量的明确下降有关，而且与叶绿素光合活性的下降有着密切的关系。     

小麦品种里勃留拉和咸农4号持久抗条锈性特点分析

通过测定甘肃陇南持久抗条锈性小麦品种里勃留拉、咸农4号对小麦条锈病流行小种条中32号苗期、成株期的抗性,探讨和分析了它们持久抗条锈性的特点。结果表明,里勃留拉、咸农4号在苗期和成株期对条中32号均表现感病,在苗期抗性组分潜伏期、孢子堆密度、产孢强度、产孢期等指标上,里勃留拉与咸农4号和高感对照品种辉县红明显不同,咸农4号与辉县红基本相当。在成株期病害田间流行速率、病情指数、千粒重损失率等指标上,里勃留拉显著低于咸农4号和辉县红,咸农4号亦明显低于辉县红。里勃留拉和咸农4号的持久抗条锈性机理有所不同。     

小麦品种Gaby的抗条锈基因遗传分析

小麦品种Gaby是重要的每锈病抗源品种,为了明确其抗锈遗传规律。用条中29号、条中32号书水源类型菌系水11分别接种该品种的双列杂交F2、F3代各株系幼苗,对该品种进行了抗条锈性遗传分析。结果表明,Gaby有3对基因抗中国小麦条锈菌小种。对条中29,其正反交均表现1对显性抗病基因起抗病作用;对水11菌系,Gaby做母本时,有3对显性基因起抗病作用（其中2对表现为累加作用）,做父本时其抗性由1对完全显性抗病基因和1对隐性基因控制;对条中32,Gaby做母本时有2对基因起抗病作用（可能是2对隐性基因,也可能是存在累加作用的2对显性基因）,做父本时可能存在1对显性基因和2对隐性抗病基因控制抗病性。     

陇南小麦生产品种抗条锈病持久性研究

在我国小麦条锈病常发易变区陇南地区,从1973年起对里勃留拉、N．斯特拉姆潘列、成农4号、清农1号、中梁5号和清农3号6个品种抗杀锈病的持久性进行了鉴定与分析。结果表明,在陇南小麦生产品种太多仅经3～8年即丧失抗务锈性的情况下,里勃留拉和N．斯特拉姆潘列在近30年间表现了突出的持久抗性。里勃留拉一年表现免疫,其余年份均发病,但病情指数仅为0．01％～5％。N．斯特拉姆潘列则以表现免疫为主,少数年份发病,病情指数0．1％～2．5％。成农4号也已大面积种植20余年,表现感病的反应型,少数年份病情指数较高．但多年来均能保持正常落黄和较为稳定的产量。此外,清农1号抗性保持16年,但以后却成为高感品种。本文在上述试验的基础上对小麦蒂锈病抗病性的持久性等问题进行了讨论。     

小麦条锈病抗源材料筛选和抗条锈基因库组建研究

抗源材料是小麦育种的物质基础。为了提高我国生产用小麦品种抗条锈基因的丰富度,并为条锈菌越夏区和越冬区进行基因布局打下基础,1997～2002年间对国内外引进材料在我国常发易变区的陇南进行了6年的条锈病诱发鉴定。结果表明,携带我国尚未利用的Yr3b．46、Yr5、Yr10、Yr12、Yr15等有效抗条锈基因的载体品种和国际上认为具持久抗性的Flinor、Flanders等品种大多表现出良好的抗锈性,并从引进的其它品种资源中筛选出贵农21、92R137、红挑头、O．U．S．W8023、FENMAN、MO(W)499等一批高抗条锈病的材料。针对抗条锈材料农艺性状普遍较差的状况,还对如何有效利用抗源材料进行了探讨。