干旱处理条件下水稻冠层温度的变化规律探究

水稻冠层温度是指示水稻生理状态的重要指标,在水稻抗旱育种中具有重要意义。本试验利用红外热成像技术并结合多种田间环境传感器,对4个水稻材料的冠层温度进行了分析。结果表明:不同水稻材料的冠层温度存在显著差异,旱处理会造成水稻冠层温度显著升高,水旱处理的水稻冠层温度差出现的时间与水旱处理土壤水势差出现的时间一致。利用环境数据和距抽穗期天数对水旱处理下水稻冠层温度和冠层温度差进行多元线性回归建模,发现空气温度、土壤温度、光照强度对水稻冠层温度均有显著影响;而水旱土壤水势差、距抽穗期天数和空气湿度对水稻冠层温度差具有显著影响,决定系数均在0.80左右。本研究结果对运用高通量表型选择技术开展水稻抗旱育种具有一定的指导作用。     

不同晚籼稻品种冠层温度的差异及其与产量的关系

明确不同水稻品种冠层温度的差异及其与产量的关系对耐热基因型的选育以及制定合理的避热栽培措施均具有重要意义。试验结果表明,不同晚籼稻品种白天平均冠层温度的差异均未达到显著水平。以14:00的冠层温度进行的聚类分析表明,品种间冠层温度的差异在不同生育期表现较为一致。其中,五优308在孕穗期、抽穗期和灌浆期的冠层温度均最低,而M112和金优998在3个时期的冠层温度均最高,分别属于低温型和高温型品种。孕穗期、抽穗期和灌浆期的气冠温差(气温与冠层温度的差值)与水稻产量和结实率均呈显著的正相关关系。气冠温差与有效穗数和千粒质量无显著的相关关系,而与每穗粒数呈正相关关系,但仅在抽穗期达到显著水平。气冠温差与水稻的株高、剑叶的长度、顶3叶的叶角以及倒1节的长度均无显著的相关关系。气冠温差与群体的透光率呈显著的负相关关系,而与根系伤流量呈显著的正相关关系。     

田间水稻冠层图像分割算法的研究

水稻氮素状况是评价水稻长势、估测产量与品质的重要参考指标,对水稻氮素的精确诊断与高效管 理具有重要意义。用计算机图像处理技术能够精准、简便、实时无损地检测水稻的营养信息,在精准农业中得到 广泛应用。其中,水稻冠层分割的准确度和速度直接影响了模型的性能和效率。分析了3 种典型田间背景下水稻 图像的RGB 颜色通道特点,并从图像边缘、颜色、区域等方面对水稻冠层部分进行分割,提出了基于G-R 颜色 通道的最大类间方差分割方法,并与其他方法进行了时间开销和分割效果的对比。结果表明,该方法的分割成功 率达92.5%,时间开销最小。     

不同氮素水平下水稻LAI与冠层反射光谱的定量关系

通过光谱遥感技术对水稻长势进行监测,可以为水稻高产高效生产提供科学依据.该研究以晚稻天优华占为供试品种,设置不同施氮量的田间试验,研究不同氮素水平下水稻叶面积指数与冠层光谱反射率之间的关系,结果表明水稻叶面积指数有随着施氮量增加而增加的趋势,冠层光谱对不同施氮量群体有明显的响应特征,叶面积指数与冠层光谱反射率在720 nm左右的红边区域相关系数最大,进一步构建了水稻LAI与冠层反射光谱的数学模型.     

孕穗至成熟期水稻冠层温度和土温水温的模拟

冠层温度以及土温、水温会对作物生长发育产生一定影响,在作物的各项生理中起到重要作用。为了建立水稻5 cm土温(简称土温)和水温以及30、60、90 cm冠层温度模拟模型,于2019年水稻生长季在南京信息工程大学展开水稻大田分播期试验,选用环境温度、风速以及株高、叶面积指数等水稻表型参数,区分晴天、多云、雨天不同天气条件,利用线性回归模型、反向传播(BP)神经网络模型、支持向量机(SVM)模型等方法对稻田各层温度进行模拟。结果显示,线性回归模型和BP神经网络模型对各层温度模拟的误差较大。SVM模型对各层温度模拟的最为准确,晴天90 cm冠层温度模拟的误差最大,绝对误差为1.29℃,多云天气土温模拟误差最小,绝对误差为0.09℃。SVM模型在不同天气条件下对各层温度模拟的误差都较小,模型适用性较好。     

不同氮素水平下水稻LAI与冠层反射光谱的定量关系（英文）

通过光谱遥感技术对水稻长势进行监测,可以为水稻高产高效生产提供科学依据。该研究以晚稻天优华占为供试品种,设置不同施氮量的田间试验,研究不同氮素水平下水稻叶面积指数与冠层光谱反射率之间的关系,结果表明水稻叶面积指数有随着施氮量增加而增加的趋势,冠层光谱对不同施氮量群体有明显的响应特征,叶面积指数与冠层光谱反射率在720 nm左右的红边区域相关系数最大,进一步构建了水稻LAI与冠层反射光谱的数学模型。     

不同氮肥水平对水稻冠层小气候和群体健康的影响

[目的]研究不同N肥水平对水稻冠层小气候和群体健康的影响,为研究水稻群体的生产潜力和构建水稻健康群体提供依据。[方法]利用Sunscan冠层分析系统研究不同施N条件下形成的水稻群体结构性状对水稻冠层温度、相对湿度和透光率及纹枯病的影响。[结果]群体叶面积指数、株高和茎蘖数对冠层增湿、降温和遮光有极显著效应。冠层昼温、冠层昼湿与LAI和茎蘖数,透光率与茎蘖数和株高均存在极显著的回归关系。在齐穗开花期,单位叶面积指数的冠层昼温下降效应和昼湿增加效应至少分别为0.87℃和2.5%;1 m2增加100株茎蘖可使冠层昼温至少下降1.23℃,昼湿至少增加3.3%;每10 cm株高和1 m2100株茎蘖的遮光效应分别为9.3%和7.8%。[结论]冠层昼温降低、冠层昼湿增加和透光率减少导致纹枯病病情指数极显著升高,由高N大群体生成的昼夜变幅小而稳定的冠层小气候将导致水稻群体健康状况的恶化,适度控制群体的空间发展是建立水稻健康群体的重要基础。     

作物冠层温度测定及其与水分关系研究

作物冠层温度与水分的关系研究是目前作物生理学的一个研究热点,其研究成果对指导作物栽培中灌水实践具有广阔的前景。本文总结了目前部分国内外研究者测定冠层温度的主要方式,测定时间、测定仪器,介绍了目前国内外利用作物冠层温度判断水分状况的主要指标体系和计算模型;根据前人的研究结果,以水稻、棉花、玉米为例分析了作物冠层温度和土壤水分供应的关系,明确了作物冠层温度与水分利用效率之间的关系。最后指出了CWSI在指导作物灌水实践中仍然存在一些不足,提出了未来需要重点科研攻关的方向。     

不同生育期水稻光谱反射率的变化规律

不同生育期水稻(Oriza sativa L.)冠层光谱反射率随着营养条件的变化而发生波动,掌握其变化规律,对快速诊断水稻养分亏缺,指导水稻施肥具有重要意义.以水稻合美占和粤晶丝苗2号品种为试验材料,以0.027、0.018、0.009和0kg/m24个施氮水平进行田间小区试验,对不同关键生育期水稻冠层光谱反射率的变化规律进行了研究.结果表明:水稻抽穗前,冠层的比值植被指数(Ratio vegetation index,RVI)(810,720)逐渐增大,到孕穗期达到最大值;水稻抽穗后,冠层的RVI(810,720)值逐渐减小,至收获期降至最低值.水稻RVI(810,720)与氮肥水平正相关,...     

江汉平原水稻关键生育期冠层温度环境响应模型研究

基于大田环境下红外测温仪长期连续自动监测的水稻冠层温度,研究了水稻关键生育期冠层温度与光照、气温、空气相对湿度、风、天气现象等现有地面气象观测要素之间的相关关系,并建立了在晴朗天气模式下以气温、大气湿度、作物蒸腾速率、总辐射辐照度为因子的水稻冠层温度模拟模型,回归模型和各回归系数经统计检验达1%极显著水平。旨在为通过气象监测预测水稻高温热害发生的机率、客观评价热害程度、制定生态或农艺避(抗)热措施提供理论依据。     

水稻灌浆期冠-气温差与土壤水分和气象因子的关系

在水稻灌浆结实期进行不同梯度水分胁迫处理,研究该时期水稻冠-气温差(冠层-空气温差)与土壤水分及气象因子间的关系.结果表明,灌浆期水稻冠-气温差与土壤水分含量关系密切,总体来说,土壤含水量越低,冠层温度越高,冠-气温差的算术值越大,而且冠层温度一般来说都低于气温,灌浆前期表现得尤为明显.冠层温度与气象因子中的大气温度、太阳辐射呈极显著正相关,与空气湿度呈极显著负相关,与风速呈负相关但不显著.一天中,不同水分处理间冠-气温差差别最大的时间在各灌浆时期表现不同,但基本集中于12:00～15:00.     

白叶枯病胁迫下水稻冠层高光谱研究

采用高光谱遥感技术,对受到白叶枯病病害胁迫的水稻冠层进行高光谱检测。通过采集感染不同程度的白叶枯病病害的水稻冠层进行高光谱检测,并通过移动平均法、峰值面积归一化法以及一阶微分法进行数据处理,结果表明:健康水稻与感染不同程度病害的水稻在冠层光谱反射率确实存在差异,尤其是在感染病害的早期即存在较大的差异,可以利用水稻冠层的光谱反射率进行水稻病害的早期检测及防治。     

不同灌溉梯度下冬小麦冠层温度与土壤水分关系研究*狄艳1,高懋芳1,李强1,游炯

【目的】冠层温度是作物响应水分胁迫的重要指标,厘清小麦种植过程中冠层温度与土壤水分、周围环境因子之间的相互作用关系,对干旱监测、精准灌溉、智慧农业的发展有重要意义。【方法】文章采用温室试验,通过自动连续观测土壤含水量、作物冠层温度、环境因子,分析小麦拔节期在不同水分处理下冠层温度和土壤含水量的关系。【结果】(1)小麦拔节期日变化趋势与太阳辐射日变化基本一致。探索小麦拔节期冠层温度与土壤含水量相关性时,最佳观测时间为12:00—14:00;(2)冠气温差是判定小麦缺水的最佳指标,小麦冠气温差和土壤含水量线性拟合R=-0.63,表明冠层温度与土壤含水量呈负相关关系;(3)小麦拔节期冠层温度与环境因子密切相关,冠层温度与空气温度、太阳辐射存在显著正相关关系,与空气相对湿度和气压为负相关关系。【结论】通过监测小麦冠层温度、环境因子等指标,可以实时了解小麦实际生长状况,为实现小麦精准灌溉管理提供数据支持。     

基于热红外图像的小麦品种抗旱性鉴定与评价

【目的】分析不同基因型小麦冠层的温度参数相关信息,探寻快速高效筛选冬小麦抗旱品种的指标和方法,给冬小麦抗旱品种筛选提供参考依据。【方法】本研究以小麦为研究对象,获取干旱胁迫下10个抗旱性存在差异的小麦品种冠层热红外图像,采用温度频率直方图等分析方法提取冠层温度特征参数,明确温度特征参数与抗旱指数之间定量关系,分析冠层温度特征参数对筛选冬小麦抗旱品种的有效性。【结果】基于产量抗旱指数（DRI）的分级标准将测定小麦品种分为4种抗旱类别,其抗旱性越强,最大光化学效率（F_v/F_m）,植株含水量（PWC）,气孔导度（G_s）,蒸腾速率（T_r）和籽粒产量越稳定。基于热红外图像提取冠层温度特征参数,小麦抗旱性越强,冠层温度的差异性越小,冠层温度的离散程度也较小。产量抗旱指数（DRI）与拔节期、孕穗期和开花期的作物冠层温度与环境温度的偏差（CTD）均呈现极显著的正相关关系,相关系数r为0.79—0.84,而与冠层温度标准差（CTSD）、变异系数(CTCV)、水分胁迫指数（CWSI）和冠层相对温差（CRTD）呈显著负相关（r=-0.56—-0.78）。基于单一生育时期冠层温度特征参数建立了产量抗旱指数（DRI）回归模型,估算精度为r²=0.73—0.87,其中以拔节期预测模型精度最高。而基于3个生育时期的相关冠层温度参数CTD、CTCV、CTSD CWSI组合构建产量抗旱指数（DRI）预测模型,较基于单一生育时期预测精度显著提升（r²=0.95）。【结论】利用热红外图像可进行小麦品种抗旱性的早期鉴定与快速评价,这对促进作物高效节水生产具有重要意义。     

谷子冠层温度分异现象及其生理特性研究

为了解不同基因型谷子群体冠层温度分异现象及其生理特性,应用红外测温仪对谷子冠层温度进行了2 a观测,并测定了灌浆结实期谷子功能叶的叶绿素、可溶性蛋白质、可溶性糖和丙二醛含量。结果表明,自然界谷子存在冠层温度分异现象,衡谷9号的冠层温度持续偏低,谷丰888和05-61的冠层温度持续偏高。且这两类群的生理特性有着明显差异,尤其在叶绿素、可溶性蛋白质、可溶性糖、丙二醛含量方面冠层温度低的衡谷9号的表现较冠层温度高的谷丰888和05-61为优。因此,在谷子品种选育中以冠层温度持续偏低作为目标性状之一值得重视。     

不同灌溉条件下一个春小麦重组自交系(RIL)冠层温度与产量性状的相关性

【目的】研究不同灌溉条件下一个春小麦重组自交系(RIL)冠层温度与产量性状的相关性,为抗旱高产春小麦品种选育和栽培提供参考。【方法】于2014~2016年,对春小麦重组自交系(RIL)群体的188个株系,在充分灌溉和有限灌溉条件下, 分析RIL群体的抽穗期、灌浆初期和灌浆中期的冠层温度与产量的关系。【结果】有限灌溉条件下,春小麦各个生育时期的冠层温度均极显著高于充分灌溉(P<0.01)。在同一灌溉条件下,不同生育期之间的冠层温度也存在极显著差异(P<0.01),且随着生育期的推进,冠层温度呈升高趋势。产量及大部分产量构成因素与各生育时期的冠层温度之间均呈负相关性。冠层温度和产量及其构成因素之间的负相关性由强到弱依次为产量、千粒重、穗粒数、单株粒重。在有限灌溉条件下,产量与各个时期的冠层温度具有明显的线性递减关系,且与灌浆中期的冠层温度具有最明显的线性关系,而在充分灌溉条件下,这种线性递减关系不明显。【结论】有限灌溉条件下,春小麦产量及产量构成因子与冠层温度具有明显负相关性,冠层温度可作为一个重要指标用于指导春小麦育种、栽培等生产实践。     

氮素、品种及光照对水稻冠层叶片SPAD读数的影响

借助SPAD计可以确定水稻生产过程中的氮肥施用量,但该方法受到很多因素的影响.通过研究氮素水平、品种、光照条件对水稻冠层叶片SPAD读数的影响.发现水稻冠层叶片SPAD读数,在水稻生长周期内具有规律性的动态变化,经历3个“上升—下降”阶段,且受到水稻品种、氮素用量的影响.随着水稻冠层叶片年龄增加,上下叶位之间的SPAD读数差异扩大,第一叶位叶片和其他叶位叶片SPAD读数差异最大,且随着施氮量的增加上下叶位SPAD差值减少.水稻叶片SPAD读数对于光照的响应,不同品种表现出不同的变化.因此,在应用SPAD计诊断氮肥施用量时,需要根据不同的水稻品种,针对水稻生长的生理周期采用不同的SPAD阈值,来指导氮肥的施用,此外,可以利用水稻上下叶位叶片SPAD读数差异来指导氮肥施用.     

桃树树干液流和冠层温度对不同灌溉水量的响应

【目的】通过对不同灌水量下桃树主要需水信号,如液流速率、冠层温度和冠层温度-气温差的测定,分析不同水分亏缺灌溉桃树主要需水信号的变化规律,为果树的精量控制灌溉提供理论依据。【方法】以在移动式遮雨棚下生长的4年生桃树为试验材料,设置某时段桃树的实际需水量(ETc)的100%(I1)、75%(I2)、50%(I3)和25%(I4)4个灌水量处理,3次重复,研究不同灌水量处理下桃树液流速率、冠层温度和冠层温度-气温差的变化规律。【结果】不同灌水量处理之间桃树液流速率日变化和连日变化存在明显差异,高灌水量处理桃树液流速率大,低灌水量处理液流速率相对较小,在正常生长状态下液流速率日变化动态为多峰曲线,且阴天的液流速率明显小于晴天。桃树液流速率随大气相对湿度的变化呈现昼夜的周期性,相对湿度下降,液流速率上升。桃树生育期内冠层温度和冠层温度-气温差均存在明显的日变化,低灌水量处理的冠层温度和冠层温度-气温差高于高灌水量处理,且差异明显。冠层温度-气温差与0~100 cm土壤含水量具有较好的负相关关系。【结论】液流速率、冠层温度和冠层温度-气温差可以较合理地反映土壤水分的变化状况和作物水分的亏缺程度,是诊断作物缺水状况的重要指标。     

辽宁地区水稻种植信息遥感提取研究

辽宁省是我国主要的粳稻产区,对水稻种植面积和长势的监测对于农业和经济的发展以及食品安全具有重要的意义。而基于传统统计方法的水稻种植信息获取存在时间和空间上的局限性,利用水稻冠层高光谱观测数据,分析水稻冠层光谱特征,并与其他类地物光谱进行对比,认为水稻的移栽要返青期和孕穗要抽穗期为水稻种植信息。感提取的最佳时相。     

水稻冠层的田间原位三维数字化及虚拟层切法研究

 【目的】旨在对水稻冠层空间结构精确定量化的方法进行探索。【方法】应用三维数字化技术在田间原位对灌浆期的水稻冠层结构进行测定,探讨该方法的可行性,并建立虚拟层切法以分析水稻的结构特征。【结果】使用三维数字化仪能够在田间原位精确的测定水稻各器官的空间位置和几何形态,从而获取田间水稻冠层的三维结构数据;应用虚拟层切法能够精确、多角度地分析冠层元素在三维空间的分布状况,但层切步长对计算结果有较明显的影响,需要根据具体对象进行合理的选择。【结论】三维数字化和虚拟层切法结合能够实现对水稻冠层结构的精确分析。