不同尺度冬小麦氮素遥感监测方法及其应用研究

该文以航空影像、地面冠层光谱数据及同步观测的植被生化数据为基础,探讨了冬小麦冠层氮素监测的遥感方法。该方法应用于Lukina变量施肥模型,研究了基于遥感影像变量施肥量的计算方法。为实现以上目标,首先采用矩匹配和反射率转换方法,对获取的机载实用模块化成像光谱仪(OMIS)影像进行辐射校正;然后结合航拍相片及地面高精度差分GPS定位点坐标对高光谱影像进行几何校正。以预处理后的反射率影像和冠层光谱数据为数据源,采用倒高斯模型拟合冬小麦红边光谱曲线,并构建红谷位置、红边位置和红边宽度等光谱特征参量。通过对红边光谱特征量和实测氮素进行统计分析,寻找相关性显著、拟合误差小的最佳光谱特征量,并用于预测冬小麦冠层的氮素含量。统计相关分析结果表明：拟合曲线和图像反射率曲线面积差和实测的氮素含量有最高的相关性,且相关性达到极显著。最后,把该氮素预测方法集成到Lukina变量施肥模型中,结合反射率影像数据生成变量施肥处方图。文中探讨的最佳氮素预测方法改善了氮素预测的精度;基于影像的面状信息获取技术克服了点状信息的不足,使变量施肥技术更利于实用和推广。     

基于连续小波变换的潮土有机质含量高光谱估算

土壤有机质含量快速估算对于土壤肥力评价、土壤信息化管理和精准施肥具有重要意义。该文通过对北京顺义地区64个土壤样品高光谱曲线进行连续小波变换,估算了该地区潮土有机质质量分数,并与4种常用光谱变换方法进行了比较。结果表明,潮土具有与其他类型土壤类似的光谱曲线,经过去包络线处理后,在可见与近红波段都出现了明显吸收峰;采用连续小波变换方法所确定的潮土有机质估算的敏感波段为1194、486和866nm,对应小波分解尺度为2,3和4;利用小波能量系数与有机质质量分数所构建的多元线性回归模型的决定系数R2为0.67,模型实测值与预测值的检验精度R2为0.75,RMSE为0.21;而采用4种常用光谱变换方法建立的潮土有机质估测模型的R2最高只有0.09,说明连续小波变换方法更适合于潮土有机质质量分数估测。Kringing插值分析表明,应在顺义地区东南部增加取样点,以提高模型估算精度。该研究可为潮土土壤肥力的快速测定提供参考。     

基于遥感数据的冬小麦长势监测和变量施肥研究进展

就国内外基于遥感数据的冬小麦长势监测和变量施肥技术的研究与应用作了阐述,提出了快速、无损农业测试技术将是精准变量农业和数字农业今后发展的方向,对冬小麦长势监测以及精准变量施肥技术的研究进展作了较系统的调查研究,指出根据冬小麦冠层光谱指数与氮素含量、叶色值与叶绿素含量及氮素水平之间的统计关系来进行动态施肥是今后变量施肥的发展方向。并结合中国国情提出了发展精准农业变量施肥技术所面临的困难和出路。     

玉米冠层内光合有效辐射和叶面积指数垂直分布模拟

基于辐射度模型(RGM),考虑冠层结构如垄宽、垄间距等建立玉米冠层内不同太阳高度角PAR垂直分布计算模型,结合指数递减光分布模型,考虑LAI与植被冠层内光分布的关系,运用Campbell椭球分布算法和BonhommeChartier算法两种算法分别计算LAI垂直分布,并就模型的参数如太阳高度角等对PAR垂直分布结果的影响进行分析。结果表明,RGM模型不同太阳高度角对封垄前的玉米冠层内PAR垂直分布的模拟精度均较高,60°太阳高度角精度比较高,顺垄和垂直于垄方向的RMSE值分别为0.037 307和0.064 702;两种算法对LAI垂直分布估算能力均较好,不同入射光条件下估算精度不同,Campbell椭球分布算法60°太阳高度角模拟各层LAI垂直分布精度更高。     

作物生长模型的适用性评价及冬小麦产量预测

为了研究CERES-Wheat模型在北京地区的适用性及应用模型对冬小麦产量进行预测,在对模型进行参数校正的基础上,通过连续3 a的试验数据对模型适用性进行评估,进一步采用试验点气象观测站2007－2008年气象数据作为驱动模型展开模拟,预测了2007－2008年北京冬小麦产量为6 000 kg/hm2,并对比了2004－2008年的模型模拟值（包括生殖生长期时间、叶面积指数和产量）与实际观测值。结果表明：模型模拟开花期时间一般较实际观测时间推迟6 d以内,成熟期时间一般较实际观测时间推迟5 d以内,叶面积指数和产量较真实值偏高,综合4 a产量预测数据发现模型模拟产量准确度在90%以上,说明CERES-Wheat模型在北京适用性良好,可以作为一个有效的冬小麦产量预测工具在农业中应用。     

可见-近红外作物氮素光电测量仪开发

为了解决当前作物氮素含量无损检测手段欠缺问题,利用氮元素在可见-近红外波段的光谱特性,通过对两路入射光和两路反射光的测量,采用最小二乘估计法进行自动标定,开发了一种非接触测量植株氮素的光电测量仪,通过信号的调理解决了光电信号弱和太阳角影响问题。该仪器测得的双波段光谱数值与地物光谱仪相比具有很好的相关性,决定系数分别是0.994和0.985,而且能够方便地测定用于作物氮素营养评价的优化植被指数值。对小麦试验结果表明,该仪器可以用于植株氮素营养快速无损监测评价,具有操作简便、功耗低、灵敏度高、响应时间快的特点,测量的作物氮素可以用来指导变量施肥。     

小麦苗情远程监测与诊断系统

小麦苗生长状况与后期的长势及产量关系密切,且小麦生长过程经历的环境复杂多变,所以对小麦苗期生长状况进行监测与诊断具有重要意义,该文基于远程监控、遥感和WebGIS技术,初步设计构建了小麦苗情远程监测与智能诊断管理系统.该系统通过远程监控技术获取田间现场环境信息,遥感影像数据获取小麦生长信息,并结合专家知识数据库,可对小麦长势、干旱、冻害进行监测与综合分析,并给出诊断方案,进而为小麦的调控管理提供决策和支持.     

不同保鲜剂对香石竹切花保鲜的影响

研究了5种不同保鲜剂对香石竹切花保鲜的效果。结果表明，除处理Ⅳ（蒸馏水＋25g／L Suc＋200mg／L 8HQS＋20mg／L SA＋10mg／L 6-BA＋50mg／L Al2（SO4）3＋250mg／L Citrate＋10mg／mL CaCl2）外，其他处理组的保鲜剂均不同程度地改变了香石竹切花瓶插过程中SOD、POD、CAT的活性，延长了切花的瓶插寿命，其中处理Ⅲ（25g／L蔗糖＋200mg／L 8-HQS＋20mg／L水杨酸＋10mg／L 6-BA＋50mg／L Al2（SO4）3＋250mg／L柠檬酸）的保鲜效果最佳。     

基于Quickbird遥感影像的农田管理分区划分研究

 【目的】以高空间分辨率Quickbird遥感影像作为管理分区划分的数据源，结合地面土壤养分采样数据进行管理分区划分研究。【方法】在对数据进行空间变异分析的基础上，采用3种不同的分区方式对研究区进行田块尺度内管理分区的划分：1）利用土壤养分数据划分管理分区；2）利用冬小麦遥感长势信息划分管理分区；3）利用土壤养分信息结合冬小麦长势信息划分管理分区。【结果】与划分前的地块变异情况相比，利用土壤养分数据进行管理分区划分的方法，在很大程度上提高了不同分区内土壤的均一度，而光谱指数和产量的变异系数也有所降低；利用光谱数据进行管理分区划分，土壤养分的变异系数总体上有所减低，但降低的幅度小于利用土壤养分数据划分的管理分区，光谱指数和产量的变异系数都有大幅度降低；利用土壤数据结合光谱数据进行管理分区划分，土壤养分和光谱指数以及产量的变异系数普遍降低。【结论】在划分管理分区时，综合考虑土壤养分和光谱数据的空间变异情况是最佳选择，但当缺乏土壤养分数据时，利用遥感影像进行管理分区的划分也是可行的。     

冬小麦叶面积指数地面测量方法的比较

该研究以冬小麦为对象,对叶面积指数测量的几种方法（比叶重法、照相法及SUNSCAN测量法）从测量难易程度、误差来源、适宜条件等方面做了比较分析与评价。研究表明比叶重法及照相法在整个生育期间均可使用,而基于SUNSCAN的仪器测量法在冬小麦封垄前的测量还需进一步研究。对SUNSCAN一天内不同时间测量的结果进行了比较,得出最适宜测量时间为13:00－15:00。照相法的测量精度最高,比叶重法次之,SUNSCAN测量需要根据作物生长特点做参数修正。针对SUNSCAN测量LAI提出了一种对叶倾角分布参数进行修正的方法,对3种冬小麦株型品种3个不同生育期进行了参数修正。该研究有助于地面测量叶面积指数的方法选择,同时对提高SUNSCAN测量精度具有参考意义。