马铃薯受马铃薯甲虫危害后冠层光谱特征的初步研究

使用美国ASD野外便携式光谱仪测量马铃薯受马铃薯甲虫危害后冠层光谱反射率,进行光谱微分、相关分析,得出结论：在750～975 nm范围内,受害后的马铃薯与健康的马铃薯相比冠层光谱反射率下降,红边斜率降低。选择了马铃薯受害后的敏感波段为736～920 nm。     

白粉菌侵染后田间小麦叶绿素含量与冠层光谱反射率的关系

 本文对白粉菌侵染后田间小麦叶片叶绿素含量与光谱反射率的关系进行了研究。用不同浓度的药液控制田间病害的发生梯度,于灌浆期对不同严重度小麦冠层的光谱反射率进行了测量,同时测定小麦叶绿素含量并调查病情指数,分析叶绿素含量与病情指数、冠层光谱反射率的关系。结果表明,药剂对叶绿素含量无显著影响;受白粉病危害后,小麦叶片叶绿素含量明显降低,抗性不同的品种之间下降速度存在差异,与病情指数之间也有极显著的相关性。绿光波段与叶绿素含量之间的相关性达到了显著水平;基于多波段建立的模型要优于单波段,可以利用绿光、红光波段的反射率估计叶绿素含量。红边参数与叶绿素含量之间也有较好的相关性,其中以红边面积的相关系数最大。     

利用光谱特征评价广聚萤叶甲对豚草的控制效果

为建立快速有效的豚草生物防治效果评价技术体系,采用基于成像光谱遥感技术的多波段光谱辐射仪,研究豚草被广聚萤叶甲取食后冠层光谱反射率的变化规律,并利用冠层光谱特征值评价广聚萤叶甲对豚草的控制效果.广聚萤叶甲的取食会引起豚草的冠层光谱发生变化,在绿光区560nm和近红外区710～810nm处,随着被取食程度的加重,豚草冠层光谱反射率逐渐降低;在黄光区660nm处,随着被取食程度的加重,豚草冠层光谱反射率逐渐升高.豚草被广聚萤叶甲取食后,归一化植被指数、比值植被指数、差值植被指数、再归一化植被指数均显著低于未被取食的对照组.在可见光绿光区560nm处和近红外区710nm和760nm处豚草冠层光谱反射率与其被取食程度均达到显著负相关,故可以将可见光绿光区560nm、近红外区710nm和760nm这3个波段作为监测的敏感波段.     

基于高光谱的渭北旱塬区棉花冠层叶面积指数估算

以棉花冠层高光谱反射率与冠层叶片叶面积指数(LAI)为数据源,在分析LAI与原始高光谱反射率、一阶微分光谱反射率、光谱提取变量和植被指数相关性的基础上,采用一元线性与多元回归的方法构建了棉花LAI高光谱估算模型,并进行精度估算。结果显示,在可见光范围内随着生育期的推进及施氮量的增加冠层光谱反射率逐渐降低,在近红外范围内从苗期到花铃期随着施氮量增加反射率逐渐增加,花铃期到吐絮期反射率明显降低;各生育期冠层光谱的提取变量与LAI的相关性不强,全生育期各种光谱提取量及植被指数与LAI的相关性高于不同生育期;棉花冠层叶片LAI在反射光谱1 461 nm处相关系数达到最大值(r=-0.726);对于一阶微分光谱,LAI的敏感波段发生在742 nm处,r=0.744;以敏感波段742 nm一阶微分光谱反射率建立的逐步回归估算模型精度最高,RMSE=0.94,RE=26.27%,r=0.78。说明以全生育期为基础,采用一阶微分光谱敏感波段,并根据实际条件选择有效的估测模型,可以进行棉花LAI的预测。     

不同施氮处理下滴灌甜菜冠层的高光谱响应

为明确甜菜冠层高光谱特性,对不同氮素处理下滴灌甜菜冠层反射光谱以及叶面积指数(LAI)、叶绿素含量与叶片全氮含量进行分析。结果表明:甜菜冠层光谱反射率随着施氮量的增加而升高,与氮素运筹模式10∶0相比,氮素运筹模式7∶3的冠层光谱反射率和冠层光谱"红边"在叶丛快速生长期较低,在糖分积累期较高。甜菜冠层光谱红边具有"双峰"现象,且"双峰"随生育时期的推进逐渐减弱,随施氮量的增加,愈加凸显。光谱变量与叶片全氮含量显著相关,红边幅值Dλred、红边峰值面积Sred、红边位置λred与LAI、叶绿素含量显著相关,表明通过高光谱反演滴灌甜菜农学参数进行氮素营养状态诊断是可行的。     

石羊河流域下游民勤荒漠植物光谱特征分析

选取石羊河流域下游民勤10种典型荒漠植物进行地面反射光谱测定,通过分析荒漠植物光谱特征、红边参数及对比荒漠植物与农作物光谱数据,提取荒漠植物识别的波段和所需波段光谱分辨率。结果表明:1)10种荒漠植物具有相似的光谱曲线形状,但是不同荒漠植物种由于叶子的组织结构、色素含量和含水量不同,使得反射率大小又具有各自的特点;5个波段区间光谱曲线差异显著,用于识别荒漠植物。2)荒漠植物红边位置都靠近长波方向;沙蒿的红边幅值最大,锦鸡儿最小;沙拐枣的红边面积最大,泡泡刺最小。3)荒漠植物光谱反射特征在680nm、970nm、1450nm和2190nm附近与农作物有较大差异,光谱分辨率在可见光和近红外波段需要30nm或更窄,在中红外波段需要50nm或更窄。     

地面高光谱和低空遥感监测小麦白粉病初探

利用手持式高光谱仪和基于数字技术的低空遥感系统，对不同严重度小麦白粉病冠层光谱反射率进行了测定，同时调查病情指数，分析不同时期地面平台光谱反射率与病情指数及低空遥感平台反射率与病情指数（disease index，DI）、归一化植被指数（normalized difference vegetable index，NDVI）相关性。结果表明，地面光谱测量冠层光谱反射率和低空遥感数字图像反射率与小麦白粉病病情指数在灌浆期有显著的相关关系，就地面测量结果而言，近红外波段的相关性高于绿光波段，相关系数分别为0．79和0．54；低空遥感数字图像红、绿、蓝三波段中，相关性依次降低，相关系数分别为0．79、0．75和0．62；而且低空遥感图像与归一化植被指数也存在较好的相关关系，蓝、红、绿波段，相关系数依次为0．70、0．68和0．54。这表明利用遥感非破坏性监测小麦白粉痛有着良好的应用前景，对于小麦白粉病发生面积监测有重要意义。     

炭疽病胁迫下的茶树叶片高光谱特征分析

试验以茶树不同炭疽病受害程度的叶片及健康叶片为材料, 室内测定其光谱反射率。结果表明, 炭疽病危害后, 茶树叶片的光谱值随发病程度的增加表现出有规律的变化, 740～1 000 nm波段的光谱反射率随病情加重呈现下降趋势; 而1 370～2 500 nm波段却表现出相反趋势。在742～974 nm和1 374～2 500 nm, 炭疽病受害程度与光谱反射率呈极显著相关。对光谱一阶微分特征分析表明, 在680～780 nm范围内处理间变幅最大, 有2个波段的一阶微分值与受害程度表现出极显著相关性, 分别为715～763 nm和776～778 nm波段。建立的炭疽病严重度诊断模型, 均达到极显著水平, 其中利用植被指数(Rg - Rr)/( Rg+ Rr)建立的模型精确度最高。     

新疆草原毒草白喉乌头高光谱特征提取与分析研究

以新疆伊犁州伊宁县托乎拉苏草原的典型毒草白喉乌头为研究对象,采用美国ASD公司的FieldSpec Pro FR型便携式地物光谱仪测得其高光谱数据,通过Savitzky-Golay平滑滤波处理、光谱微分、包络线去除处理,提取并分析其高光谱特征,对变换处理后的光谱运用马氏距离法提取出最佳识别波段,分析其冠层光谱特征。结果表明,白喉乌头与牧草在750~1 150 nm波段范围内具有明显差异,且白喉乌头在不同生长状况下,其反射率曲线差异也较大;通过光谱分析,白喉乌头有不明显的"双峰",而牧草只有1个峰,红边参数表现为白喉乌头牧草;去包络线处理后发现,不同植被类型在光谱吸收谷具有明显差异;通过最佳识别波段分析,得到了白喉乌头与牧草的最佳识别波段;植被指数分析发现,RVI差异最大,可以用于遥感影像植被指数分析及白喉乌头监测。     

小麦条锈病多时相冠层光谱与病情的相关性

通过田间接种诱发了不同等级的小麦条锈病,随着条锈病的传播,在不同的小区间形成病情梯度,利用ASD手持式地面非成像光谱仪(325～1075nm)测定不同生育期、不同病情指数的冬小麦冠层光谱反射率,并同步调查病情指数,进而对不同生育期、不同病情指数的小麦条锈病冠层光谱反射率进行相关分析。结果表明,不同病情指数的冬小麦植株在600～703、770～930nm波段的冠层光谱反射率存在显著差异,并在波段770～930nm间,病情指数(DI)与光谱反射率呈显著负相关,负相关系数达到极显著;而在600～703nm间,病情指数与光谱反射率呈显著正相关,相关系数达到极显著。构建了3个生育期病情指数与650和850nm波段处的光谱反射率的回归方程:拔节期,DI=13.03×R650nm-0.67×R850nm 10.22(R2=0.6570);灌浆期,DI=48.63×R650nm-2.41×R850nm-41.51(R2=0.8196);乳熟期,DI=24.42×R650nm-5.10×R850nm 67.77(R2=0.7336)。     

小麦条锈病卫星与近地光谱反射率的比较

通过人工接种诱发小麦条锈病,在病害大面积发生后,利用ASD手持式野外光谱仪(325～1075nm)测定小麦条锈病近地冠层高光谱数据,并获取该试验田同一时相SPOT-2卫星遥感数据,进而对卫星及近地小麦条锈病光谱反射率进行比较分析.结果显示,两者在SPOT-2卫星的3个波段上表现一致;1、2波段发病区的冠层光谱反射率分别为19.02%和15.40%,比对照区的18.61%和14.90%高,而在3波段中,发病区和对照区的反射率分别为34.65%和35.90%.由此可见,3波段发病区与对照区的光谱反射率差异更大,可用3波段进行小麦条锈病卫星遥感监测.     

冬小麦特征光谱对其全氮和硝态氮的响应

通过田间试验,测定了不同施氮水平下冬小麦冠层在6个典型生育期地上部分全氮和硝态氮含量以及冠层光谱,系统分析了单波段反射率、可见光和近红外波段组合而成的归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)等8种常见植被指数与相应时期地上部分全氮和硝态氮含量的相关性。结果表明,施氮量增加,全氮、硝态氮含量、冠层近红外波段反射率都随之增加,但当施氮量增加到300 kg/hm2(一次性施入)时,上述各项指标均降低;整个生长期中孕穗期在近红外区域反射率最高,与可见光波段反射率相差最大;6个生育期单波段510~1 100 nm反射率、NDVI、RVI等8种植被指数与全氮和硝态氮含量呈显著或极显著相关,植被指数的相关性较单波段高,且与全氮的相关性明显大于与硝态氮的相关性。选择NDVI(560 nm,760 nm)和NDVI(660 nm,760 nm)可以准确拟合冬小麦地上部分全氮和硝态氮含量,对前者的拟合度0.80,对后者的拟合度0.53。     

麦蚜灾害遥感监测技术应用研究

根据遥感技术原理，对卫星遥感与四波段野外辐射计(EXOTECH-100美国)在麦蚜灾害监测中的使用情况进行了研究比较。结果表明，四波段野外辐射计具有很好的适用性。并在此基础上，通过对四波段野外辐射计EXOTECH-100进行改造，自制了病虫害监测仪，在麦蚜灾害遥感监测中成功使用，提高监测效率和测量的准确率。卫星遥感由于成本高、可用数据有限，不便于在麦蚜灾害监测中应用。     

无人机遥感监测小麦条锈病初探

由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformisf.sp.tritici)引起的小麦条锈病是我国重要的小麦病害之一,该病害是一种气传病害,在适宜条件下能够在短时间内大规模流行成灾[1].近年来,应用遥感技术进行植物病害监测的研究逐渐增多.Nilsson[2]综述了遥感技术在植物病害防控中的应用,认为多光谱测量、热红外、数码摄像、雷达、短波、激光、卫星等多种遥感监测技术,在植物病害和植物病害测量中具有很大潜力.无人机遥感也是遥感监测技术的重要组成部分,与一般的航空遥感相比,其具有成本低、分辨率高、受天气条件影响小的特点.     

成株期小麦对荻草谷网蚜的田间抗蚜性和耐蚜性评价

为拓展和获取对荻草谷网蚜Sitobion miscanthi表现稳定的小麦抗源,以我国146个小麦品种（系）为材料,利用2020年麦田蚜虫发生严重的机会,采用有蚜株蚜害级别计算抗蚜指数,采用耐蚜值（调查株蚜害级别/千粒重损失率）计算耐蚜指数,以此评估小麦的抗蚜性水平和耐蚜性水平;2022年利用人工辅助接蚜的方法对2020年表现稳定的部分小麦品种（系）的评估结果进行验证。结果显示,在自然感蚜条件下2个试验点6次调查中仅山农116、泉麦31和濮麦116表现稳定的抗蚜性,在人工接蚜时仅郑麦132表现稳定的抗蚜性;中育1220、泰禾麦2号和瑞华1408在自然感蚜时蚜量较低,千粒重损失率低于5.00%,人工接蚜亦表现良好的耐蚜性,表明其兼具耐蚜性和一定的抗蚜性;泰麦601、瑞华592、轮选166和中农麦4007在自然感蚜的高蚜量情况下和人工辅助接蚜时均能保持较低的千粒重损失率（小于15.00%）,表明成株期小麦的抗蚜性减弱是一种普遍现象,耐蚜性是比抗蚜性更稳定的遗传特征。     

苹果害螨为害叶等级的光谱鉴别法

本文用室内光谱分析法找出了苹果害螨为害等级与680nm/800nm这一比值光谱指数的定量关系,并证明这种害虫在为害苹果树时对树冠没有方位性选择。这种病虫害为害与光谱相关关系的研究结果可使为害等级鉴别客观化和定量化,并为病虫害的遥感监测提供了依据。     

小麦条锈病高光谱近地与高空遥感监测比较研究

 小麦条锈病是我国小麦生产中的重要病害,对该病防治的关键是做好监测工作。本研究利用ASD手持野外光谱仪[ASD FieldSpec HandHeld FR(325~1 075 nm)]和热气球在近地与高空研究了发病小麦冠层的高光谱遥感数据特征,获得了近地和对应高空2个不同平台光谱数据。经比较分析,发现高空数据与近地数据之间存在明显而有规律的变异关系,即高空获得的光谱反射率在可见光谱区域明显大于近地获得的光谱反射率。进一步对差异最显著的绿峰580 nm和黄边610 nm处数据进行回归分析,获得了高空光谱反射率值与近地光谱反射率值之间的回归模型,为进一步研究利用高平台遥感监测小麦条锈病奠定了一定的理论基础。     

亚洲玉米螟为害后玉米冠层光谱变化和产量损失研究

2006年在河北农林科学院植保所农场夏播高感亚洲玉米螟的玉米品种郑单958上,于大喇叭口期人工接种2龄玉米螟幼虫以造成不同梯度为害,利用便携式遥感光谱仪(ASD FieldSpec UV/VNIR)在玉米不同生育期收集冠层光谱信息,调查食叶级别,并在收获时统计蛀孔率和产量。结果表明:(1)各生育期食叶级别和对应生育期内的冠层光谱反射率值呈显著负相关,且各个级别之间方差分析差异显著;(2)各波段冠层光谱反射率值和每株虫孔数量的相关性分析得到相关性曲线,750～900nm相关系数较高,可作为监测的敏感波段;(3)乳熟期光谱数据、平均每株虫孔数量和产量及产量损失率之间均可建立极显著回归方程。用光谱仪所测数据估测产量损失率的精确度比用传统查虫数据估测产量损失率的精确度高,且省时省工。