利用HJ-1A卫星遥感影像进行水稻产量分级监测预报研究

以江苏省盱眙县、金湖县和洪泽县为例,利用我国的环境减灾卫星(HJ-1)遥感影像,开展了水稻产量分级监测预报研究。在利用GPS实地取样调查和建立解译标志的基础上,进行HJ-1A卫星影像精校正,将GPS样点数据校验贯穿到整个水稻种植面积分类与解译过程中,面积信息解译精度在90%以上。分别利用水稻抽穗期归一化植被指数和比值植被指数反演了叶面积指数和生物量数据信息。结合水稻遥感估产模型进行产量估算,并叠加样点产量信息验证,估产精度达到85%以上;依据预测的水稻产量数据进行产量分级预报,制作了盱眙县、金湖县和洪泽县水稻产量遥感分级监测预报图。结果说明,环境减灾卫星影像基本能满足水稻种植面积提取和产量预报的需求,能够在遥感估产中推广应用。     

基于Landsat/TM遥感的冬小麦长势分级监测研究

为给遥感技术在冬小麦长势分级监测预报中的应用提供依据,以江苏省兴化市为例,利用TM卫星遥感影像,提取冬小麦的种植面积并分析了长势情况。在利用GPS实地取样调查和建立解译标志的基础上,进行TM影像校正、非监督分类和人机交互式判读解译等操作,并将GPS样点数据校验贯穿到整个分类过程中,信息解译精度在95%以上。结合NDVI指数反演的叶面积指数数据进行小麦长势分级分类,并制作了兴化市冬小麦长势分级监测图。     

基于NDVI密度分割的冬小麦种植面积提取

为解决作物面积遥感监测中常遇的混合像元问题,选用江苏省沭阳县冬小麦扬花期HJ-1A卫星遥感影像,基于不同地物光谱信息的差异性与可分割性,提出基于归一化植被指数(NDVI)密度分割的冬小麦种植面积提取方法。在利用GPS实地取样调查和建立解译标志的基础上,对HJ-1A卫星影像进行了几何与大气校正。利用NDVI灰度影像提取混合像元训练样本的NDVI值和小麦种植面积,计算小麦面积权重,确定混合像元的NDVI阈值。利用NDVI再归一化结果对NDVI灰度影像进行密度分割,依据不同密度分割系数下像元总面积及其所对应的小麦面积权重关系,最终得到沭阳县冬小麦种植面积。结果表明,根据NDVI密度分割法提取冬小麦面积为8.37×104 hm2,面积精度为92.37%,样本精度为93.31%。基于密度分割系数(P0.5)制作沭阳县冬小麦种植分布图,获取了全县冬小麦空间分布特征信息。以上结果说明NDVI密度分割法能较准确地提取研究区内冬小麦种植面积,可有效解决农作物种植面积提取中混合像元问题。     

基于TM影像的海南岛橡胶种植面积信息提取

以ERDAS IMAGINE为操作平台,利用2008年Landsat-TM卫星数据作为遥感信息源,通过监督分类方法和实际调查,提取海南岛天然橡胶种植面积信息,并与2008年年鉴中橡胶面积数据进行对比分析。结果表明:利用TM遥感影像调查橡胶种植面积的准确率约为91%,基本能反映区域橡胶种植分布情况。     

基于Sentinel-2影像和机器学习算法的冬小麦秸秆覆盖度遥感估算

为探究大范围小麦秸秆覆盖度(CRC)估测方法，以冬小麦秸秆为研究对象，基于Sentinel-2遥感卫星影像光谱指数、波段和纹理特征及其不同特征组合，利用灰色关联-随机森林(GRA-RF)敏感特征提取方法，结合高斯过程(GPR)、套索(LASSO)、岭回归(RR)和偏最小二乘(PLSR)等多种机器学习算法，开展小麦CRC估算的最优模型研究。结果表明，基于GRA-RF特征优选后的机器学习模型显著改善了小麦CRC的估算精度，LASSO算法总体对小麦CRC的估测效果最佳，并且针对不同的光谱特征组合表现出差异化的结果。其中，以光谱指数、波段和纹理信息构成的组合特征集构建的CRC遥感估算模型精度最优(r²=0.65,RMSE=9.25%),以波段与纹理两者组合特征估算的CRC精度次之(r²=0.63,RMSE=9.31%),仅利用单一的光谱指数、波段或者纹理特征估算冬小麦CRC的精度均劣于组合特征的结果。这说明应用GRA-RF组合筛选方法能够有效优选秸秆覆盖度的光谱特征；相比于单一特征，光谱指数、波段、纹理信息等构成的组合特征更能有效地监测小麦秸秆覆盖度...     

基于CBERS卫星遥感的冬小麦产量估测研究

对冬小麦产量进行遥感监测预报,有利于农业管理部门及时获取冬小麦区域产量信息,便于其制定有效的栽培管理措施,达到增产的目的。中巴资源卫星（CBERS-02）CCD影像具有较高的空间分辨率和较丰富的光谱信息,对植被及作物长势信息具有较强的探测能力。以江苏省泰兴市为例,进行了基于CBERS-02卫星遥感和小麦估产模型的冬小麦产量监测预报研究。在利用计算机分类结合人机交互式判读解译的基础上,结合GPS样点信息校验,进行冬小麦种植面积提取;利用影像提取的冬小麦NDVI数据,反演叶面积指数、生物量信息等,结合冬小麦估产模型,计算单点产量信息。经过线性转换,对整个区域的冬小麦产量进行分级监测预报,叠加样点的产量信息检验,最终制作了区域的冬小麦产量分级专题图。结果表明,冬小麦种植面积解译精度在90%以上,分级估产精度达到85%以上。中巴资源卫星影像数据基本能满足冬小麦长势监测和产量预报的需要,可以在实际农业生产中推广应用。     

模拟多光谱卫星传感器数据的冬小麦白粉病遥感监测

为了解利用遥感技术快速大范围监测小麦白粉病病害情况的可行性,以Landsat5TM波段响应函数为基础,将地面实测冠层高光谱数据模拟为TM多光谱数据,从而分析卫星传感器多光谱波段对病害的响应情况,并构建多光谱指数(PMSI)估测白粉病严重度。在此基础上,采用2010年星-地配套数据对PMSI估测精度进行验证。结果表明,PMSI能够较准确地反映冬小麦白粉病发生的程度,获得较理想的病情严重度反演精度(r2=0.475,RMSE=0.129)。因此采用多光谱卫星遥感影像在小麦大面积种植区域进行病害监测具有应用潜力。     

小麦花后15 d主要苗情参数多光谱卫星遥感定量监测

为进一步探究小麦关键期苗情多光谱遥感监测机理与方法,提高多光谱遥感监测的定量化水平和可信度,结合两年定点观测试验,以环境减灾卫星HJ-CCD数据为多光谱遥感影像源,研究了小麦花后15 d主要苗情参数、籽粒品质参数和产量与多光谱卫星遥感变量间的定量关系,分别构建并评价基于HJ-CCD影像遥感变量的小麦花后15 d叶面积指数、生物量、SPAD和叶片含氮量的监测模型.结果表明,小麦花后15d时,结构加强色素植被指教(SIPI)、近红外波段光谱反射率(B4)、绿波段光谱反射率(B2)和归一化植被指数(NDVI)可分别作为监测小麦叶面积指数、生物量、SPAD值和叶片含氮量的敏感遥感变量,所构建的遥感监测模型可靠且精度较高,模型的决定系数(R2)分别为0.84、0.81、0.73和0.83,均方根误差(RMSE)分别为0.89、2 425.2 kg·hm-2、3.17和0.27％.同时,对小麦不同等级的主要苗情参数进行遥感监测并制图分析,量化表达了小麦主要苗情参数的区域空间分布.     

基于GF-1影像面向对象分类方法的水稻种植信息提取研究

应用遥感技术提取水稻种植信息是农业遥感的重要内容。GF-1卫星WFV数据为农业信息提取提供了新的途径,面向对象的分类方法是遥感解译的重要方法。本研究以扬州市为研究区域,基于GF-1影像WFV数据,采用面向对象的分类方法,提取水稻种植信息,并实地调查验证试验结果,试图探讨GF-1数据面向对象分类方法在水稻种植信息提取中的可行性与影响提取精度的因素。结果表明,应用GF-1数据,采用面向对象的分类方法能够很好地完成扬州市水稻种植信息的提取,2016年扬州市有水稻种植面积214 524 hm~2,总体精度达到98.5%,Kappa系数0.95,面积精度达97.5%;实地考察能够提高提取精度,地形破碎程度越低,提取精度越高。     

基于GeoEye-1高分遥感影像的冬小麦氮肥推荐应用

为给大区域范围的冬小麦氮素营养遥感诊断及其精准施肥决策提供参考,将GeoEye-1高分辨率遥感影像数据与氮肥优化算法(NFOA)相结合,开展了冬小麦氮肥推荐应用研究。首先,基于多年地面实测冬小麦冠层高光谱数据,利用光谱响应函数生成GeoEye-1卫星遥感模拟数据,计算得到归一化植被指数NDVI,并结合当季估产指数INSEY构建了冬小麦潜在产量预测模型;通过定义可表征小麦氮素丰缺的氮素响应指数RINDVI,结合潜在产量模型,计算得到氮素需求量;最后,利用GeoEye-1高分辨率遥感影像数据进行验证分析,将氮素推荐模型与高分辨率遥感数据相结合生成施肥推荐处方图,实现了冬小麦的氮素营养诊断及施肥推荐。结果表明,当季估产指数INSEY可很好地估算冬小麦的潜在产量(r2=0.606,RMSE=0.704t·hm-2),基于GeoEye-1高分遥感影像提取NDVI预测的潜在产量与实测产量显著相关(r2=0.722,RMSE=0.451t·hm-2)。氮素响应指数RINDVI与氮营养指数NNI的倒数也显著相关(r=0.915),可以用RINDVI来诊断冬小麦氮素的丰缺状态。以上结果说明,在没有地面实测小麦氮含量、生物量、地面光谱等数据的情况下,利用高分辨率遥感数据与气象数据构建模型可估算冬小麦的潜在产量,并能实现对冬小麦的氮营养诊断及生成推荐施肥处方。     

Productivity and Water Source of Intercropped Wheat and Rice in a Direct-sown Sequential Cropping System: The Effects of No-tillage and Drought

Abstract

In Japan, wheat-rice crop rotation with the practice of rice transplanting has been quite popular in the past. Mechanized direct-planted wheat-rice sequential cropping was developed at the Aichi Prefecture Agricultural Research Center by intercropping them for two months in spring. An objective of this study was to evaluate the introduction of continuous no-tillage to the cropping system with emphasis on water stress. The water source of intercropped wheat was also elucidated using deuterated heavy water to analyze water competition between crops. Continuous no-tillage of wheat-rice direct planting was performed for six seasons (three years) in an experimental small paddy field. No-tillage resulted in a doubled soil penetration resistance in the surface layer of soil, indicating the risk of suppressing root development. The higher yield of wheat in the dry plot suggested that excess-moisture stress occurs in the field. In the no-tillage plot, light transmission to intercropped rice seedlings increased significantly due to the reduced wheat biomass production. Wheat and rice yields were not statistically lowered by the no-tillage practice. This indicated that it is possible to introduce continuous no-tillage to the cropping system. The no-tillage significantly increased the deuterium concentrations in the xylem sap in wheat after the application of simulated rainfall with deuterated water. This indicated that the water uptake dependency of wheat shifted from stored soil water to recently applied water, which suggested the higher competition between the crops may occur under no-tillage conditions.     

稻麦两熟制不同耕作方式与秸秆还田对小麦产量和品质的影响

为给稻套麦的高产栽培和秸秆科学还田提供理论依据,通过大田小区和网室水泥池微区的3年定位试验,比较研究了稻麦两熟条件下免耕套播秸秆覆盖、免耕套播高茬、翻耕秸秆还田、翻耕秸秆不还田(CK)4个耕作方式处理对小麦产量和品质的影响.结果表明,在同期同量播种条件下,免耕套种小麦穗数较少,千粒重较高,第一年实际产量略低.但随着连续免耕时间的延长,残留秸秆较多,稻田水绵严重,影响套种小麦出苗,免耕处理产量明显降低,免耕秸轩覆盖还田比翻耕不还田平均降低7.27%,因而必须改变播种方式或轮耕.耕翻秸秆覆盖还田在麦季的产量有增有减,比翻耕不还田平均减产1%左右.免耕与秸秆还田条件下虽然小麦容重降低,但出粉率提高,小麦的加工品质改善.在土壤肥力较低时,免耕处理小麦的蛋白质和湿面筋含量有降低趋势;而秸秆覆盖还田可提高蛋白质和湿面筋含量,有利于改善中强筋专用小麦的品质.     

宁夏引黄灌区麦稻水旱轮作二熟制双免耕的土壤培肥效应

为评价麦稻水旱轮作二熟制双免耕的土壤培肥作用,采用常规测定法、比重计法、Biology-ECO法分别对参试的土壤养分、质地、微生物功能多样性等进行检测.结果表明,与传统耕作相比,连续4年冬小麦水稻全免耕轮作后,0～40 cm土壤有机质、全氮、全磷、速效氮、速效磷含量分别增加11,9％、17.1％、9.2％、26.5％、19.1％,全钾、速效钾含量分别减少0.9％、10.2％,0～20 cm土层的土壤粘粒、砂粒比例明显增加,粉粒比例明显减少.免耕冬小麦成熟期的土壤微生物功能多样性代谢活性显著高于传统耕作.0～20和20～40 cm土壤层次内反映微生物功能多样性的4种指数(Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数、丰富度和Simpson优势度指数)在冬小麦整个生长季节中的变化趋于一致,即在分蘖期和拔节期传统耕作高于连续4年免耕处理,在灌浆期和成熟期连续4年免耕处理高于传统耕作处理.连续4年免耕0～40 cm土壤肥力明显优于连续3年双免耕的肥力.免耕对提高土壤肥力,尤其是对促进冬小麦中、后期生长有利.     

江西水稻主产区农户熟制选择行为分析——基于上饶市万年县农户调查的研究

江西是我国双季稻的优势产区,在保障国家粮食安全方面发挥着重要作用。以世界稻作文化发源地之一、古时贡米之乡的江西省万年县为例,通过实地调研和文献资料收集,分析了万年县水稻生产的熟制结构和农户在熟制选择中的考虑因素。结果表明,与近40年江西省水稻种植面积呈现正反“W”型变化特点相似,万年县双季稻呈现先减后增再减的变化特点,而单季稻呈现出持续增加的特点;农户熟制选择受地块特征和地理位置影响较大,城郊和滨湖平原地区的双季稻面积占绝对优势,而丘陵地区的单季稻种植面积在进一步扩大;经济效益和政策因素是农户水稻熟制选择的重要原因,而绿肥种植主要依靠政府政策的引导;劳动力状况和农业生产技术也是农户熟制选择的两大因素。因此,要加强冬闲田的开发利用、恢复绿肥生产、提高复种指数,努力做到土地用养结合、地力常新。调整作物结构、优化种植模式、引导农户遵循“绿色协调发展” 的原则选择合适的种植模式,进行合理的熟制配置,以此构建水稻生产绿色发展结构体系。     

土壤背景氮供应对水稻营养元素吸收和籽粒中营养元素含量的影响

 通过对前茬作物小麦设置施用氮肥与不施用氮肥处理研究它对土壤肥力及后茬作物水稻产量和氮肥利用率的影响。结果表明, 麦季氮肥的施用明显提高了稻季土壤全氮、铵态氮和硝态氮的含量，造成土壤背景氮偏高。与低土壤背景氮相比，在高土壤背景氮下水稻产量对氮肥的反应明显降低，氮肥利用率的各个指标均有不同程度下降。这些结果表明土壤背景氮过高是水稻氮肥利用率低的重要原因之一。在高土壤背景氮下，施用氮肥有使稻米品质变劣的趋势。     

冬作物秸秆还田对双季稻产量和土壤肥力的影响

为探讨冬作物秸秆还田对双季稻产量和土壤肥力的影响,以冬闲—双季稻为对照,设计了油菜—双季稻、紫云英—双季稻、黑麦草—双季稻、马铃薯—双季稻4种复种模式,进行对比试验。试验结果显示:与冬闲相比,油菜、紫云英、黑麦草和马铃薯秸秆还田提高了水稻有效穗数和穗粒数,水稻平均产量增加,增幅分别为4. 44%、6. 50%、4. 76%、6. 69%;油菜、紫云英、黑麦草和马铃薯秸秆还田后土壤平均pH值比冬闲分别下降0. 07、0. 11、0. 25、0. 08个单位,平均有效磷含量分别下降25. 0%、17. 6%、22. 5%、28. 6%,降幅明显;土壤碱解氮含量增幅大小顺序为紫云英还田处理>油菜秸秆还田处理>黑麦草秸秆还田处理,增幅分别为4. 41%、1. 39%、1. 36%;有机质含量增幅大小顺序为油菜秸秆还田处理>马铃薯秸秆还田处理,增幅分别为3. 0%、1. 2%;速效钾含量增加的只有黑麦草秸秆还田处理,增幅为7. 4%。表明紫云英—双季稻和油菜—双季稻是较好的复种模式。     

红黄壤区“豌豆-稻-稻”高产高效种植制度研究

 通过在红黄壤区稻田5年的研究(1995~1999年)，从品种引进筛选、适播期、适播量3个方面研究了稻田冬种豌豆的高产高效栽培配套技术。由“豌豆 稻 稻”的豌豆、早稻、晚稻品种筛选得出豌豆、早稻、晚稻3季品种优化搭配方式。通过“豌豆-稻-稻”3年连作试验，得出豌豆因连作而病害日益严重，产量逐年下降的结论，并对其低产原因进行了初步讨论，提出了“豌豆-稻-稻”与“大麦-稻-稻”3年1轮作的持续高产增收实用技术。     

三熟制模式下冬季作物对早稻返青缓苗期植株生长的抑制作用

设置3种稻田三熟制模式与“冬闲+早稻+晚稻”模式对比,研究了冬季作物对早稻返青缓苗期植株生长的影响。结果表明：三熟制模式下水稻返青期推迟2~3 d、缓苗期推迟1~3 d,期间水稻株高、叶龄、叶绿素含量（SPAD）、根茎叶干物质下降;在移栽至缓苗期内,三熟制模式下水稻植株根冠比比对照的小;移栽至返青期,三熟制模式下水稻生长速率均比对照处理低,在返青至缓苗期表现则相反。本研究结果表明,三熟制模式下冬季作物明显抑制了早稻返青缓苗期植株生长,其抑制作用在水稻返青后变小。     

以花生为主体作物的立体种植高效农业配置

以覆膜花生为优势布局的小麦     

Evaluation of Water-Saving Rice-Winter Crop Rotation System in a Suburb of Tokyo

Abstract

Water-saving rice-winter crop rotation systems were repeated for 4 cycles from 2000 to 2004 in an urban area, Nishitokyo, Japan, to assess the effects of water-saving (i.e. non-flooded vs. flooded) on grain yield of rice (Oryza sativa L.) and chemical constituents of percolating water. The effects of pre-rice winter cropping compared with fallow on rice yield were also examined. The pre-cultivated crops were wheat (Triticum aestivum L.), italian ryegrass (Lolium multiflorum Lam.) or spinach (Spinacea oleracea L.) with their above-ground parts removed, chinese milk vetch (Astragalus sinicus L.) or rapeseed (Brassica napus L.) with their above-ground parts incorporated before rice transplanting. Neither winter cropping effects nor its interaction with water-saving were significant for rice yield, although the yield after rapeseed incorporation tended to be 9 % higher than that after fallow. In 2001, 2003 and 2004, when more than 70% of irrigation water was saved in the non-flooded trial, average yield in non-flooded trial was 58 % of flooded trial, but water productivity increased (from 0.10 to 0.16 kg m^-3). Among the 3 years, yield in non-flooded trial was highest in 2004 when the amounts of irrigation and total water supply was larger, the frequency of dry spells was the lowest, and 2 seedlings were transplanted per hill. The nitrate and nitrite concentrations in the percolating water were far below the environmental standard values by WHO. The study showed that incorporation of winter crops had no negative effects on water-saving rice production at least for the first 4 years, and that under extreme water-saving, irrigation and planting methods could minimize yield reduction.