基于反射光谱的不同播期冬小麦LAI监测研究

为利用遥感技术快速、无损伤监测不同播期冬小麦LAI,通过大田和室内试验,对5个不同播期处理的冬小麦LAI进行了测定,并在此基础上建立了基于反射光谱的不同播期冬小麦LAI监测模型。结果表明,在4个播期处理和一个所有播期组合下所建立的LAI监测光谱模型中,以播期3条件下的PVI(1460,460)和LAI相关性最好,决定系数可达0.8296,播期3是监测冬小麦LAI的最适播期,依此所建立的冬小麦LAI监测光谱模型是可行的。同时,所有播期组合的LAI与PVI(1460,460)也有较高的相关性,说明在此基础上所建立的模型具有较好的普适度,这为冬小麦品质的大尺度遥感监测和小麦生产的宏观管理调控提供理论依据。     

南京和宁夏地区UV-B辐射增强对小麦影响的对比研究

对比分析了南京地区和宁夏地区UV—B辐射增强对小麦的影响。结果表明，低海拔地区小麦比中高海拔地区小麦对UV—B辐射增强敏感，南京地区UV—B辐射增强抑制小麦生长、减小LAI，抑制生物学产量和经济学产量；宁夏地区UV—B辐射增强抑制株高，抑制生殖生长时期LAI和干物质累积，增加营养生长时期LAI和干物质累积，使经济学产量及其构成因素减少。     

白粉病对小麦光合特性的影响及病害严重度的定量模拟

【目的】明确白粉病胁迫对小麦光合特性的影响规律,构建白粉病胁迫下小麦光合生产的模拟模型。【方法】以小麦为试验材料,分别于拔节期和孕穗期进行不同接种程度的小麦白粉病试验,明确白粉病对小麦光合特性的影响规律;在此基础上构建小麦白粉病严重度预测模型,量化白粉病对小麦的生理影响;基于单叶净光合速率(P_n)和叶面积指数(LAI),实现小麦白粉病严重度预测模型与作物生长模型(WheatGrow)的耦合。【结果】白粉病胁迫下,小麦单叶P_n和LAI均呈现下降趋势,与对照(CK)相比分别平均下降18.81%和23.41%,且与初始接种程度相比,发病时期对小麦P_n和LAI的影响更为严重;小麦白粉病田间病情发展具有明显的平缓期、指数爆发期和稳定期,总的来说各处理下小麦白粉病流行的时间动态变化特征符合Logistic函数,基于白粉病胁迫对小麦影响的拟合结果,构建小麦白粉病病害胁迫因子,用以反映白粉病对小麦生理指标影响的胁迫效应;基于WheatGrow模型的光合生产子模型,结合小麦白粉病病害胁迫因子,提出模拟白粉病对小麦叶片P_n     

不同用量生物炭对甘薯农艺性状及产量的影响

以甘薯品种商薯19为试验材料,研究了小麦生物炭不同用量对甘薯蔓长、茎粗、LAI和产量的影响.结果表明:施用生物炭能够促进甘薯蔓长、茎粗的生长,提高LAI值,增加甘薯产量,其中以处理A4最佳,即施用小麦生物炭20t/hm2,甘薯产量可达58021.35kg/hm2.因此,在豫东地区种植甘薯,应根据土壤的特性、肥力、管理水平等合理施用小麦生物炭.     

晚播条件下高产冬小麦品种的产量形成特点

冀中南地区的种植制度为冬小麦-夏玉米一年两熟轮作,而种植耐迟播小麦品种是保证两季作物均衡增产的重要栽培措施。为了筛选耐迟播的小麦品种,2015年以适宜河北地区种植的16个冬性或半冬性小麦品种为试材,采用完全随机设计,研究了迟播(10月15日播种)对小麦产量形成的影响,并分析了迟播高产品种的生长发育特点。结果表明:小麦产量与冬前的单株分蘖数、单株次生根条数和主茎叶片数均呈负相关,其中,与冬前单株分蘖数的相关性达到了显著水平;与其他生长和生理指标均呈正相关,其中,与成熟期旗叶SPAD值和开花期叶面积指数的相关性达到了极显著水平,与挑旗期旗叶SPAD值和灌浆期天数的相关性达到了显著水平。在晚播条件下,应选择春季发育较快、灌浆期长、后期衰老较慢的小麦品种;而冬前植株生长过快、过旺,反而不利于产量的提高。从高产水平(产量9 500 kg/hm2)看,冀麦325、石农086、婴泊700、衡S29、济麦22和冀麦585属于耐迟播品种,这些品种的特点是:冬前生长速度中等(主茎叶片3叶一心),灌浆期较长(39~41 d),冬前LAI为0.90~1.03、开花期LAI为7.46~8.03,生育后期叶片衰老较慢、SPAD较高(≥36.8)。     

基于图像分析技术的小麦叶面积指数智能估算

小麦是我国主要的粮食作物之一,合理估算小麦叶面积指数(LAI)对指导生产具有积极意义。该研究利用图像处理技术分析拔节期小麦数码图像颜色特征参数与LAI的变化趋势,通过Pearson相关性分析确定NDIG、GMR、ExG和NDIGR参数可以作为估算小麦LAI的较优参数,并利用多元线性逐步回归分析的方法建立小麦LAI的适宜估算模型。结果表明:以GMR和ExG参数结合建立的小麦LAI估算模型拟合效果较好,R~2=0.9790**,达到极显著水平;利用重复试验获取的实测小麦LAI数据对估算模型进行检验,R~2=0.9301**,RMSE为0.9535,说明该方法是可行的,可以为小麦LAI的智能估算研究提供参考。     

滴灌条件下水肥耦合对北疆冬小麦生理生长和产量的影响

[目的]研究滴灌下水肥耦合对北疆冬小麦生理生长与产量的影响,确定北疆滴灌冬小麦最佳水肥施用量.[方法]供试作物为当地主栽小麦品种新冬8号.采用2因素3水平设计,2因素为灌水量和施氮量,灌水量3个水平分别为2 700、3 600、4 500 m3/hm2,施氮量3个水平分别为150、450、750 kg/hm2;对照为常规畦灌处理,灌水4次,灌水量为3 600 m3/hm2,施肥量为450 kg/hm2.[结果]滴灌和畦灌条件下冬小麦株高变化趋势为返青分蘖期至抽穗期急剧增长,抽穗后株高增长相对缓慢;拔节期水分增加对小麦株高的影响较大;在相同灌水量的情况下,冬小麦株高随着施氮量的增加而增大;在相同施氮量的情况下,滴灌冬小麦株高随着灌水量的增加而增大.滴灌和畦灌条件下,冬小麦叶面积指数（LAI）在生育期内呈正态曲线变化,随着小麦生育期推进LAI呈先升后降的变化趋势,孕穗期LAI最高;在相同灌水量的情况下,随着施氮量的增加,LAI也增大;在相同施氮量的情况下,随着灌水量的增加,LAI随着增大;水肥耦合对小麦产量、穗数、千粒重和质量影响较大,但对穗粒数的影响不显著.[结论]该研究可为大面积推广冬小麦滴灌技术和制定合理的灌溉施肥管理措施提供科学依据.     

枣麦间作系统冠层结构特征研究

[目的]对新疆环塔里木盆地绿洲带枣麦间作系统的林冠开放度(canopy openness)和叶面积指数(LAI)进行观测研究,结合间作系统内小麦产量的测定,分析不同树龄、不同株行距的枣麦间作系统对小麦产量的影响,为新疆枣农间作模式的优化及合理株行距的选择提供理论依据.[方法]利用鱼眼冠层仪获得新疆若羌县枣麦间作系统中枣树带的林冠影像,得出LAI和林冠开放度指标,并测定间作系统内枣树生长指标和小麦产量.[结果](1)同一株行距、不同树龄的间作系统,冠幅越小,开放度越大,LAI越小;(2)同一树龄、不同株行距的间作系统,株行距越小,开放度越小,LAI越大;(3)由于间作地枣树保护带宽2.5 m,且小麦距枣树垂直距离为1.25 m,所以测试区间作系统内小麦产量受到枣树影响较小,且开放度的高低并不影响单位面积的小麦产量.[结论]枣麦间作系统是适合新疆环塔里木盆地干旱区大面积推广的枣农间作模式之一.     

新疆北疆棉花多元复合遥感估产模型研究

[目的]揭示棉花产量与棉花叶面积指数( LAI)、归一化植被指数(NDVI)相关关系,辨识新疆北疆棉花遥感估产最佳时相,建立棉花产量与LAI及NDVI间的多元复合遥感估产模型,为大面积棉花生产管理和估产提供理论参考.[方法]以TM影像为数据源,结合实地调查的棉花LAI、NDVI和产量等数据,对影像数据进行校正,最后用统计学方法分析棉花指数与产量数据间关系和建模.[结果]棉花LAI在各生育期呈先升后降的趋势,花铃期最高,均值为3.69;棉花NDVI在各生育期基本处于稳定的较高水平,棉花生长旺盛,长势较好;棉花蕾期和花铃期LAI与产量呈极显著正相关,花铃期相关系数最高,达到0.75;新疆北疆棉花最佳估产时相为花铃期,最优估产模型为Y=17.76 LAI - 123.05 NDVI +232.15.[结论]利用LAI和NDVI建立多元复合估产模型能有效提高棉花的估产精度.     

小麦越冬期管理措施

对处于越冬期的冬小麦的管理有着非常重要的作用,甚至会直接影响到小麦在来年春天的生长.因此,只有加强对小麦越冬期的管理,才能使小麦能够安全度过越冬期,从而实现更好的生长.     

2014年气象条件对枣庄峄城区冬小麦生长发育的影响分析

根据冬小麦生长发育的农业气象指标,利用对比分析的方法得出2014年驿城区冬小麦高产的有利气象条件。播种－出苗阶段,底墒水充足,小麦出苗率高,生长整齐;返青提前,使返青期长,穗分化时间加长,可能造成小麦小穗数增加,穗粒教增多;拔节－抽穗期,虽然降水比常年偏少,但能够基本满足小麦开花灌浆对水分的需求;适宜的温度,充足的降水和日照条件,对小麦的抽穗、灌浆非常有利,也是小麦增产的主要原因。     

黄土塬区不同生育期小麦光合性能及茎流速率变化规律

通过陕西长武黄土塬区的田间品种试验,就2个小麦品种拔节期和开花期的叶面积指数、光合性能和茎流速率日变化做了研究,并对蒸腾速率(Tr)和茎流速率之间的相关性做了分析。结果表明:2个品种的叶面积指数开花期大于拔节期,陕麦893大于郑农16;叶片光合速率(Pn)拔节期呈现先升高后下降再升高和下降的双峰曲线模式,开花期呈现单峰曲线;Tr日变化在不同时期基本上都呈现先升高后降低的趋势,拔节期的值大于开花期;同时拔节期和开花期的茎流速率日变化也都呈现先升高后下降的趋势;陕麦893的产量为4 093.0kg/hm2,大于郑农16(3 464.5kg/hm2)。对不同时期日茎流速率和叶片Tr变化进行时间同步性相关分析得出,茎秆茎流速率比叶片的Tr滞后。     

冬小麦不同群体冠层结构的高光谱响应研究

 选择株型差异较大的冬小麦品种，并通过部分品种不同密度试验，分析了冠层结构的两个重要指标叶向值（LOV）与叶面积指数（LAI）与光谱特征参量的关系，同时对20个不同处理进行了聚类分析。结果表明，不同生育阶段株型指标LOV和群体大小指标LAI对光谱的贡献是不同的，前期（以拔节期为主）LOV对光谱的影响要大些，后期主要受LAI的影响；对拔节期包括品种和密度在内的共20个处理进行聚类分析，划分了株型和群体大小的不同组合4个（A-株型直立，群体较小；B-株型直立，群体较大；C-株型披散，群体较小；D-株型披散，群体较大）；拔节期不同类组冠层光谱反射率在400～700 nm范围内反射率由高到低的顺序为A>B>C>D，700～1 150 nm范围内顺序与其相反，并且差异更加显著，此期是利用光谱识别株型的最佳时期；利用近红外波段光谱特征值（拔节期到孕穗期光谱反射率的增量△R890与拔节期反射率R890）做散点图发现，不同类组在散点分布上具有显著差异，通过纵向反射率的差异以及横向两个阶段反射率增量的差异可以对不同群体冠层结构特征进行初步识别。     

商丘市气候变化对小麦生长发育及产量的影响

利用商丘市1964—2010年气象资料和1985—2010年商丘市农林科学院区试记录,确定各年型适宜播种期、气象学越冬期、生产越冬期、返青期、拔节期、抽穗期和成熟期,依据1985—2010年的小麦产量统计结果,利用多元回归分析方法,分析了小麦气候产量和光、温、水与小麦产量的相关性。结果表明,随着气温的升高,日照时数的减少,该区小麦播种期、越冬期、成熟期呈推迟趋势,返青期、拔节期和抽穗期呈提前趋势,致使小麦全生育期和越冬期缩短、灌浆期延长,产量受气候的影响逐渐加重。小麦实际产量与生育期活动积温呈极显著正相关,与日照时数、降水量呈负相关,其中与日照时数相关性显著;高温和干旱胁迫均抑制了籽粒灌浆速率,使最大灌浆速率出现时间提前,灌浆持续期缩短,导致籽粒干物质积累量下降,粒重降低;其中积温是影响小麦产量的主导因子。     

淮北小麦生育期间适宜气象因子指标研究

[目的]为制定濉溪县小麦栽培技术规程提供参考。[方法]对濉溪县小麦不同生育阶段（播种-出苗、冬前生长阶段、越冬阶段、返青-拔节、拔节-孕穗、抽穗-灌浆）的日照时数、温度、降水量等进行研究,确定小麦生长发育期间的适宜气象因子指标。[结果]濉溪县小麦全生育期为240d,需0℃以上积温1700．0—2400．0℃·d,光照1300．0-1600．0h,降水量400．0mm;淮北地区光、热气候资源能满足小麦生长发育的需要,而降水略显不足;该地区光热气象因子年际间变幅较小,而降水量年际间变幅较大。[结论]该研究确定了濉溪县小麦生育期间的适宜气象因子。     

Identification of Wheat Canopy Structure Using Hyperspectral Data

Some winter wheat varieties were selected in this experiment. The results were as follows： 1） Leaf orientation value （LOV） and leaf area index （LAI） of wheat had different contributions to canopy spectral reflectance （CSR）. For example, LOV affected greatly canopy spectra more than LAI did in jointing stage, but LAI had a greater effect on CSR than LOV did after the ground was near to be covered completely. 2） Twenty treatments including different varieties and densities were arranged in this experiment, and the result of cluster analysis showed that all these treatments can be parted into four clusters according to LAI and LOV： varieties with erect leaves and low LAI （denoted as A）, varieties with erect leaves and high LAI （denoted as B）, varieties with horizontal leaves and low LAI （denoted as C）, varieties with horizontal leaves and high LAI （denoted as D）. Their CSR had difference in 400-700 nm and 700-1 150 nm at jointing stage, especially in different plant types. 3） There was obvious distribution difference among different clusters in scatter plot （X=△R890, Y=R890）, △R890 was the reflectance increment from jointing to booting stage. It was seen from the Y-axis direction that R890 of horizontal varieties were higher than the erect ones, and seen from the X-axis direction that the greater △R890 was, the lower LAI one within the same plant type varieties, which indicted that the combination of plant-type and the population magnitude can be initially identified by this method.     

基于高光谱的冬小麦叶面积指数估算方法

【目的】冬小麦叶面积指数是评价其长势和预测产量的重要农学参数,高光谱技术监测叶面积指数的方法能够实现快速无损的监测管理。本文旨在将田间监测和高光谱遥感相结合,探索研究中国南方江汉平原地区冬小麦的最佳波段、光谱参数及监测模型。【方法】研究选取江汉平原的湖北省潜江市后湖管理区,利用ASD地物光谱仪和SunScan冠层分析系统在田间对冬小麦的冠层光谱及叶面积指数的变化进行监测,并探讨高光谱植被指数与冬小麦叶面积指数之间的定量关系。通过相关性分析、回归分析等方法构建6种植被指数与冬小麦叶面积指数的反演模型。【结果】冬小麦冠层光谱反射率中近红外波段870 nm,红光波谷670 nm,绿光波峰550 nm,蓝光450 nm波段对叶面积指数变化最为敏感,通过构建植被指数与叶面积指数模型,相关性均较好,决定系数（R2）为0.675-0.757,其中NDVI反演模型的R2最高为0.757。【结论】经模型精度检验,NDVI植被指数反演模型的精度较其它模型好,较适合对研究样区的冬小麦进行叶面积指数反演。     

基于随机森林算法的冬小麦叶面积指数遥感反演研究

【目的】通过利用随机森林算法（random forest,RF）反演冬小麦叶面积指数（leaf area index, LAI）,及时、准确地监测冬小麦长势状况,为作物田间管理和产量估测等提供科学依据。【方法】本研究依据冬小麦拔节期、挑旗期、开花期及灌浆期地面观测数据,将相关系数分析（correlation coefficient,r）和袋外数据（out-of-bag data,OOB）重要性分析与随机森林算法（random forest,RF）相结合,在优选光谱指数和确定最佳自变量个数的基础上,构建了两种冬小麦LAI反演模型|r|-RF和OOB-RF,并利用独立数据集对两种模型进行验证;然后,将所建LAI反演模型用于无人机高光谱影像,进一步检验所建模型对无人机低空遥感平台的适用性和可靠性。【结果】|r|-RF和OOB-RF反演模型分别采用相关性前5强、重要性前2强的光谱指数作为输入因子时精度最优,验证决定系数（R²）分别为0.805、0.899,均方根误差（RMSE）分别为0.431、0.307,表明这两个模型均能对作物LAI进行精确反演,其中OOB-RF模型的反演效果更好。利用无人机高光谱影像数据结合OOB-RF估算模型反演得到冬小麦LAI与地面实测值的拟合方程的决定系数R²为0.761,RMSE为0.320,数值范围（1.02-6.41）与地面实测（1.29-6.81）亦比较吻合。【结论】本文基于地面数据构建的OOB-RF模型不仅具有较高的反演精度,而且适用性强,可用于无人机高光谱遥感平台提取高精度的冬小麦LAI信息。     

干旱胁迫对不同生育期冬小麦叶片蛋白质和核酸含量的影响

[目的]在冬小麦不同生长发育阶段测定不同水分处理的叶片蛋白质和核酸含量,对叶片蛋白质、核酸代谢从时间、空间上进行讨论。[方法]将小麦生育期划分为出苗至拔节（前期）、拔节至开花（中期）、开花至成熟（后期）3个阶段,同时设3个水分梯度,即田间持水量的30％～40％、50％～60％、70％-80％。共9个处理,测定冬小麦叶片的蛋白质、核酸含量和叶片渗透势,分析干旱胁迫对不同生育期冬小麦叶片蛋白质和核酸含量的影响。[结果]水分胁迫下,小麦叶片蛋白质、核酸含量下降,其中蛋白质含量下降较明显。随小麦的生长发育到孕穗、灌浆阶段,叶内蛋白质、核酸含量下降,尤以核酸含量下降较早,下降幅度也较大,显示大量的N、P从叶片中运输到籽粒中,这是一种库源关系。[结论]从整个生长发育来看,干旱加速蛋白质、核酸分解,促进冬小麦器官早衰。     

不同树形对扁桃与冬小麦间作区域光环境的影响

【目的】 研究果粮间作模式下,扁桃树形对间作冬小麦不同生育时期间作区域光环境的影响,为新疆南疆果粮间作模式下高光效树形的选择和间作种植模式的优化提供理论依据。【方法】 以扁桃-冬小麦间作模式为研究对象,设置小冠形、开心形、高秆形和分层形4个树形处理,于小麦拔节期、扬花期、灌浆期等生长关键时期,对远冠区、东西两侧近冠区、东西两侧冠下区等5个间作区域的PAR日变化动态和环境光谱指标进行测定分析。【结果】 新疆南疆地区扁桃-冬小麦间作模式下,不同间作区域PAR均呈单峰曲线日变化动态,扬花期至拔节期不同树形处理间作区域光照条件均明显劣变,小冠形、开心形、高秆形和分层形4个树形处理2个时期间的降幅分别达到18.93%、39.06%、23.24%和46.00%;扬花期扁桃对间作区域光环境的影响已基本趋于稳定,该时期不同树形间作区域PAR强度水平分为小冠形、高秆形和开心形、分层形三个水平,每日PAR强度维持在400～1 400 μmol/(m²·s)范围内的时间占在全天70%、40%和20%左右。【结论】 扁桃-冬小麦间作模式下,小麦拔节期至扬花期(4月8日~5月3日)间作区域光合有效辐射(PAR)日均值大幅降低,扬花期至灌浆期(5月3~25日)基本稳定;小冠形对应间作区域光环境条件优于开心形和高秆形,优于分层形。