基于DSSAT模型的晋南小麦节水灌溉应用

作物模型是一种机理性模型,综合考虑了与作物生长相关的环境和栽培技术,能合理地模拟作物在整个生育期的生理过程。引入DSSAT模型研究晋南麦区小麦生长过程,验证和评估DSSAT模型的适用性,通过DSSAT模型灌溉情况假设,分析该地区的节水灌溉制度。结果表明,小麦生育期的模拟误差均在3 d以内,小麦模拟产量的归一化均方根误差(RRMSE)均小于10%,D指数(D-index)均大于0.95,残差系数(CRM)均接近于0,表现出很好的模拟精度;在节水灌溉方面,在连续2 a的冬小麦生育期间,灌一次拔节水比雨养小麦增产3 500 kg/hm2左右,灌2次水(越冬水+拔节水,拔节水+灌浆水)比灌1次水(拔节水)增产2 000 kg/hm2左右,灌3次水产量增加并不十分明显。因此,DSSAT模型在晋南麦区具有较好的适应性,能为合理灌溉提供一定的支撑,为农业生产及节水灌溉提供一定的实践指导。     

不同灌溉条件下冬小麦叶面积指数的高光谱监测

LAI是作物长势监测的一个重要指标,实时、无损和准确地估测冬小麦LAI具有重要的实践意义。通过对冬小麦进行不同的灌溉处理试验,研究LAI与冠层光谱反射率的关系,计算350～2 450 nm不同波段组合的原始光谱指数和导数光谱指数,筛选最优波段组合光谱指数,并建立LAI的监测模型。结果表明,冬小麦LAI与冠层光谱反射率和不同波段组合光谱指数相关性较好;冬小麦LAI监测的最优光谱指数为DVI(435,447),以此为自变量建立的指数模型y=10.669e~(-701.9x)表现最优,模型最稳定。     

基于TM和MODIS数据的水旱地冬小麦面积提取和长势监测

采用Mahalanobis Distance分类法提取了冬小麦种植面积,通过搭建决策树结构进行了不同灌溉类型冬小麦种植面积的提取,通过两个年份不同生育时期MODIS-NDVI的比较,分析了NDVI时间曲线与冬小麦长势的响应规律和水旱地冬小麦年同期长势。结果表明：2007年临汾地区冬小麦总种植面积为234778.5 hm2,提取精度为96.96%,其中水地种植面积为107488.3 hm2,提取精度为86.15%,旱地冬小麦为127290.2 hm2,提取精度为86.16%。生育期内,水地冬小麦整体长势好于旱地冬小麦,通过NDVI变化斜率比较,表明随着生育期的推进,水地冬小麦NDVI达到峰值前的上升速度远大于旱地冬小麦,峰值后水地冬小麦NDVI下降速度小于旱地冬小麦。     

基于多元统计分析的冬小麦干旱综合指标构建及监测研究

为了实现水分胁迫后冬小麦干旱指标综合表现的定量监测,以2017—2018、2018—2019年的冬小麦水分胁迫试验为基础,选择冬小麦叶片含水量(LWC)、叶绿素密度(ChD)、游离脯氨酸含量(Pro)以及抗氧化物酶中的超氧化物歧化(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性等生理参数作为研究对象,利用主成分分析方法(PCA)构建了冬小麦干旱综合指标(Comprehensive drought index,CDI)。结合相关分析法和逐步多元线性回归(CA+SMLR)、偏最小二乘法和逐步多元线性回归(PLS+SMLR)及连续投影算法(SPA)对光谱反射率进行了特征波段提取,综合利用化学计量学方法,对冬小麦生理生化及CDI指标监测展开了研究。结果表明：通过CA+SMLR提取的特征波段个数较少,并且所构建的SMLR模型表现一般;利用SPA构建的监测模型表现优于CA+SMLR和PLS+SMLR 2种方法,可以实现对冬小麦CDI指标优化目的。利用多元回归分析方法构建的模型对比,发现基于全谱建立的PLSR模型表现(R²=0.885,RMSEC=0.221,RPD=...     

冬小麦-夏玉米轮作区土壤养分时空变化特征

【目的】研究冬小麦-夏玉米轮作区土壤养分的时间和空间变化规律以及多年轮作对土壤养分的影响。【方法】以国家精准农业示范研究基地为例,利用GIS技术和地统计学方法,结合《北京土壤养分分等定级标准》,分析冬小麦-夏玉米轮作区土壤养分时空变异特征。【结果】从2000—2007年,研究区严重缺乏磷、钾养分,且含量等级呈下降趋势;土壤全氮含量虽在部分区域偏高,但盈亏等级也呈下降趋势;有机质含量略微增加,处于平衡状态。不同年度的各土壤养分的变异系数范围为11.00%—51.71%,属于中等程度的变异。随着时间的推移,有效磷、有机质、全氮和碱解氮空间分布稳定。速效钾在2001年空间分布规律与2000年和2007年不同,但2000年和2007年空间分布一致,说明土壤速效钾空间分布也具有一定的稳定性。【结论】整体上来说,研究区南部和东北部土壤养分含量偏高,中部含量偏低。当田块土壤物理特性有大的变动时,土壤养分的空间结构特征会受到一定影响;但当长时间田块耕作管理相对一致时,结构性因素（尤其土壤特性、气候）起主要作用。     

水旱地冬小麦植株氮素含量的高光谱监测

作物氮素状况是评价作物长势的关键指标之一,利用高光谱技术对水旱地植株氮素含量进行监测具有重要的实践意义。通过研究闻喜县水旱地小麦植株氮含量与叶面积指数(LAI)的定量关系,探索建立以LAI为中间变量的水旱地冬小麦氮素含量的监测模型的可行性。结果表明,水旱地冬小麦不同生育时期LAI特征波段不同,LAI与植被指数FDDVI,FDNDVI和FDMSAVI的相关性均好;冬小麦LAI与植株氮素含量在拔节期、抽穗期和灌浆期3个主要的生育时期均达到较好的相关性;水地冬小麦以FDNDVI(770,688 nm)为自变量建立的植株氮素含量监测模型最优,R2=0.849 9,RE=0.220 8,RMSE=0.060 2,RE和RMSE最小,预测性最好;旱地冬小麦以FDDVI(771,685 nm)为自变量建立的植株氮素含量监测模型最优,R2=0.802 9,RMSE=0.032 6,RE=0.17。研究结果可为实现水旱地冬小麦氮素的准确、快速、大面积的监测提供新的途径。     

外源硒对燕麦茎部特征及其抗倒伏性的影响

为探讨喷施亚硒酸钠对燕麦（Avena sativa L.）茎部形态特征及其抗倒伏能力的影响,本研究以‘坝莜18号’为试验材料,在抽穗期对大田燕麦喷施不同浓度亚硒酸钠（0,16.44,21.92,54.8,65.76,98.64 g·hm^-2）,分析在喷硒后10,20,30,48 d燕麦茎部的形态特征、力学特征及抗倒伏性能的变化。结果表明：叶面喷施亚硒酸钠会影响燕麦茎秆的形态特征和抗倒伏能力。随着施硒量的增加,燕麦茎秆抗倒伏能力先升高后降低,并在施硒浓度为54.8 g·hm^-2水平下达到最大值。抗倒伏指数与株高、重心高度、茎秆基部第2节间茎粗、壁厚、节间充实度、惯性矩、抗弯刚度和机械强度之间存在极显著正相关关系（P<0.01）,与弹性模量呈显著正相关关系（P<0.05）。外源硒通过影响燕麦茎部形态特征和茎秆基部第二节间的强度,进而影响燕麦的抗倒伏能力。在燕麦抽穗期喷施浓度为54.8 g·hm^-2的亚硒酸钠,其抗倒伏性最强。     

灌浆期喷施微肥对小麦临优2018产量及品质的影响

在小麦灌浆期选用4种微肥对中筋小麦临优2018进行叶面喷施试验。结果表明:喷施微肥后,小麦产量提高,品质改善,其中硼酸、硫酸锰对小麦产量影响最大;硫酸镁对蛋白质和面筋影响较大;硫酸锰对沉降值影响较大。     

冬小麦籽粒氮积累量高光谱监测研究

为探究冬小麦籽粒氮积累量与冠层光谱反射率的定量关系,实现冬小麦籽粒氮积累量的无损快速监测,以连续2 a氮运筹试验为基础,结合偏最小二乘法(PLS)和逐步多元线性回归(SMLR)建立植株氮积累量(PNA)和叶片氮积累量(LNA)光谱监测模型,分析PNA和LNA与籽粒氮积累量(GNA)的定量关系,以PNA和LNA为中间变量建立GNA光谱监测模型。结果表明,基于PLS-SMLR建立的PNA和LNA高光谱模型监测效果均较好,且冬小麦PNA,LNA与GNA均有较好的定量关系;分别以PNA和LNA为中间变量建立的GNA光谱监测模型中,以LNA为中间变量的模型建模集和验证集表现均较佳,可以实现冬小麦GNA高光谱准确监测。