作物病虫害遥感监测研究进展与展望

病虫害是农业生产过程中影响粮食产量和质量的重要生物灾害。目前,我国的作物病虫害监测方式以点状的地面调查为主,无法大面积、快速获取作物病虫害发生状况和空间分布信息,难以满足作物病虫害的大尺度科学监测和防控的需求。近年来,随着国内外卫星光谱、时间和空间分辨率的不断提升,利用遥感手段开展高效、无损的病虫害监测成为有效提升我国病虫害测报水平的重要手段。与此同时,多平台、多种方式的作物病虫害遥感监测也为病虫害的有效防治和管理提供了重要科技支撑。本文从作物病虫害光谱特征、遥感监测方法和遥感监测系统等方面阐述了作物病虫害遥感监测研究的进展,分析了当前面临的挑战,并对未来发展趋势进行了展望。     

种养结合梨园土壤有机质、酶活性及果实品质差异研究

以‘丰水’梨为试材,研究分析了梨园“草-鹅-果”种养结合模式和传统栽培模式下土壤的有机质含量、土壤脱氢酶、脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性以及果实品质的差异。结果表明：种养结合模式能提高梨果实单果重,增加梨园土壤有机质含量,改变土壤脱氢酶、脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性,在各个采样时期的土壤酶活性各有不同。种养结合梨园果实单果重比清耕梨园增加9.8%,果实可溶性固形物和可溶性糖分别增加4.1%和14.7%,果实可溶性酸和硬度分别下降7.1%和3.7%。     

用叶面标记态15N研究冬小麦不同叶位氮素的运转

以叶面涂抹^15N方式对不同类型冬小麦品种不同叶位叶片氮素的吸收、运转进行了研究。结果表明,冬小麦生育后期不同叶位叶片对子粒品质的贡献不同,旗叶对子粒的贡献高于其他叶位叶片。不同蛋白含量类型中,普通子粒蛋白类型的京冬8后期叶片氮素含量下降快,植株氮素含量低,而其转运效率高;子粒高蛋白类型中优9507品种氮素收获指数低于京冬8,其子粒中高的蛋白质含量是由于其高吸收、高贮存的结果。中优9507茎秆贮存氮素的能力较强,京冬8子粒中氮素的积累更多地依赖于叶片氮素的供应。     

红边位置改进算法的冬小麦叶绿素含量反演

植被反射光谱的红边位置对叶绿素含量高度敏感,利用遥感数据建立基于红边位置的作物叶绿素含量反演模型,可实现大范围作物及时的长势监测。该研究以冬小麦为研究对象,在学习6种经典红边位置求解算法的基础上,提出牛顿-切比雪夫插值法和牛顿八点插值法2种改进红边位置求解算法。根据不同算法的红边位置分布特征综合分析了改进算法的优缺点,并在此基础上建立基于红边位置的冬小麦叶绿素含量反演模型。结果表明,与传统算法相比,2种改进算法均显著改善了双峰现象和红边位移,且基于新算法的模型预测值与叶绿素含量实测值的决定系数>0.619,较最大一阶导数法提高了5.024%～10.480%,具有更高的精度。同时,在2种改进算法中,牛顿八点插值法具有更高的稳定性与实用性。研究结果为植被理化参数反演与农业生产应用提供理论与技术支撑。     

利用新型光谱指数改善冬小麦估产精度

基于冬小麦返青期至乳熟期8次采样的地面光谱数据和收割时的产量数据,首先,利用光谱反射率与产量进行了统计分析,可见光波段的光谱反射率与产量在起身后期才达到稳定的显著负相关水平;近红外波段的光谱反射率与产量在所有生育期都表现出稳定的显著正相关;短波红外波段的光谱反射率与产量在进入灌浆期后才达到稳定的显著负相关水平.其次,根据冬小麦冠层光谱的波形特征,利用近红外波段890 nm反射峰、980 nm和1 200 nm两个弱水汽吸收谷、短波红外1 650 nm和2 200 nm反射峰,设计归一化差值光谱指数,并与冬小麦产量进行相关分析,结果表明:利用上述波段组合定义的归一化差值光谱指数与产量在各个生育期都达到了显著或极显著相关水平,而归一化差值植被指数(NDVI)与产量间的相关在营养生长阶段不显著.最后,以(890 nm,1200 nm)弱水汽吸收光谱指数为例,建立了各个生育期的产量预报模型,为实现冬小麦营养生长期长势监测与更早、更可靠的产量预报提供了依据.     

不同施肥决策对冬小麦生长影响的高光谱监测及对比分析

为了明确不同变量施肥算法下的冬小麦冠层光谱特征,以及确定适宜我国气候条件的变量施肥算法,于2006年通过田间试验,分别测量了六种不同施肥决策下的冬小麦冠层光谱和产量,对这六种施肥算法进行了对比分析.结果表明,通过对施肥后冬小麦冠层光谱反射率、施肥前后反射率变化量以及不同时期的归一化植被指数的分析,得知不同施肥处理的冬小麦冠层光谱反射率存在差异,可以反映出冬小麦长势的强弱,其中基于光谱指数和作物生长模型相结合的算法(Z)进行施肥的冬小麦长势最佳.与均一施肥(W)和不施肥(CK)处理相比,变量施肥处理均显著提高小麦产量;除基于土壤养分变量施肥处理(T)外,产量变异系数明显降低,其中基于归一化SPAD值变量施肥处理(S)的变异系数最小.Z变量施肥算法综合效果最佳,S变量施肥算法在降低产量变异度方面效果最佳.拔节期施肥对开花期或灌浆初期小麦生长影响最大;并且这两时期的植被指数与产量的相关性也最好,尤其红边三角光谱指数(RTVI)最好(相关系数达到0.700),可见采用RTVI指数进行产量预测效果更优.     

软籽石榴(Punica granatum L. cv. Yushizi)叶片再生体系的研究

为建立软籽石榴的离体高效再生体系,试验以新梢为材料建立了软籽石榴的无菌体系,并试验了不同激素组合对软籽石榴增殖效果的影响;以叶片为外植体研究了不同培养基组合对不定芽再生频率和伸长的影响。结果表明,茎段增殖培养的最适培养基为MS+6-BA 0.3 mg/L+KT 0.3～0.4 mg/L+NAA 0.1 mg/L;叶片不定芽诱导的最适培养基为MS+TDZ 0.6 mg/L+NAA 0.2 mg/L,在不定芽诱导培养基中添加0.6 mg/L的GA3对不定芽的伸长效果较好。在1/2MS+NAA 0.2 mg/L+IBA 0.2 mg/L+AC0.5 g/L培养基增殖培养所得芽苗生根效果最优。     

不同品种、肥水条件下冬小麦光谱红边参数研究

 通过对冬小麦不同生育时期红边参数变化规律的研究表明 ,小麦进入起身期后 ,伴随着植株旺盛生长和群体的不断扩大 ,红边的位置呈逐渐偏向长波方向的“红移” ,到抽穗期群体稳定后红移也停止。从灌浆期开始 ,随着个体衰老和群体减弱 ,红边位置又呈偏向短波的“蓝移”现象。叶片全氮含量 (LTN)与红边振幅 (dλred)及近红外平台振幅 (dλNIRP)间在全生育期均呈现正相关趋势 ,且相关程度随生育进展而不断增强 ;叶绿素a +b总量 (TChl)与红边振幅间 ,在起身期至拔节期为负相关 ,在抽穗期至乳熟期为正相关。TChl与近红外平台振幅间呈现正相关趋势 ,且相关程度随生育进展而不断增强 ;叶面积指数 (LAI)与红边振幅及近红外平台振幅间在全生育期均呈现正相关趋势。据此 ,红边振幅和近红外平台振幅 2个指标可能用来监测小麦生育状况并指导肥水调控 ,其中用近红外平台振幅推算叶片全氮含量 ,用红边振幅推算叶绿素总量 ,红边振幅或近红外平台振幅推算叶面积指数分别在部分生育时期有较高的可靠性。     

高光谱遥感在植被理化信息提取中的应用动态

概述了高光谱遥感信息的处理方法,综述和总结了高光谱遥感在植被生物物理和生物化学信息提取等方面的应用及国内外研究进展,阐述了植被指数应用的可行性,在此基础上指出高光谱遥感在提取植被信息过程中存在的问题及其发展前景。     

不同复合配置模式下常夏石竹生理特性研究

为探讨不同复合配置模式下常夏石竹的光合机构功能及其在不同光环境下的生理响应机制,采用大田复合栽培的试验方法,研究了石竹在不同复合配置模式下的生理生态反应。结果表明:石竹叶片的光合、蒸腾、PSⅡ反应中心光合电子传递、实际光能捕获效率、能量耗散能力均因复合配置模式的不同而有所不同,"桂樱×石竹"和"紫叶矮樱×石竹"两种配置模式对石竹叶片光合性能的影响较小,利于石竹生长,而"金枝槐×石竹"配置模式对石竹叶片光合性能的影响较大,不利于石竹生长。