棉花产量遥感预测的L-Y模型构建

本文利用LAI动态与棉花产量的关系建立了叶面积指数—产量（L-Y）模型,以期利用多时相遥感数据,实现对棉花产量定量遥感预测。模型建立以小区控制和大田生产试验数据为基础,以农学原理为背景,采用数学推演方法,具简单、灵活、普适性强等特点。检验结果表明,用便携式光谱辐射计测定棉花冠层高光谱反射率,以棉花全生育期LAI动态与棉花产量的关系和近地高光谱遥感参数模型监测的多时相LAI,可很好地定量预测棉花产量,估算误差约为5.44%,RMSE达到116.2 kg·hm^-2,预测值与实测值相关系数为0.836,达极显著水平。L-Y模型为棉花卫星遥感估产提供了参考模型,对其他作物使用动态生长信息提高遥感估产水平也有一定的借鉴意义。     

灌水量对北疆棉花增效缩节胺化学封顶效应的影响

【目的】在不同灌水量条件下研究增效缩节胺(1,1-dimethyl-piperidinium chloride,缓释型水乳剂,简称DPC+)对棉花化学封顶的效应,为完善新疆棉花化学封顶技术提供依据。【方法】以早熟陆地棉品种新陆早53号为材料,设置不同的灌水量(3000,4800,6600 m3·hm~(-2))和DPC+剂量(450,750,1050 m L·hm~(-2)),测定棉花农艺性状、生理特性及产量和品质等指标。【结果】棉花株高和单株果枝数随DPC+剂量的增加而下降,低(450m L·hm~(-2))、中(750 m L·hm~(-2))、高剂量(1050 m L·hm~(-2))DPC+处理的株高和单株果枝分别比人工打顶增加9.4cm和4.8个,6.2 cm和3.9个,2.2 cm和2.6个。中等灌水量(4800 m3·hm~(-2))下棉花产量最高,比低灌水量(3000m3·hm~(-2))处理增产20%左右,比高灌水量(6600 m3·hm~(-2))处理增产5%左右。低、中、高灌水量下,分别以低、中、高剂量DPC+的产量最高,一般较人工打顶提高5%~10%。低灌水量下低剂量DPC+处理主要依靠较大的群体生物量获得相对较高的产量,高灌水量下高剂量DPC+处理主要依靠较高的产量器官干物质分配率获得相对较高的产量,而中等灌水量下中等剂量DPC+处理的产量在所有处理中最高,得益于比较适宜的冠层生产能力和合理的干物质分配能力。【结论】灌水量需要与DPC+剂量互相配合,在增加群体物质生产能力的同时保障营养生长和生殖生长协调,这是提高棉花DPC+化学封顶技术成功率的关键途径之一。     

北疆绿洲灌区灰漠土深松棉田栽培管理技术规程

棉田土壤深松技术是打破犁底层、改善土壤耕层指标、提高棉花产量和纤维品质的重要技术措施。本规程规定了北疆绿洲灌区灰漠土深松棉田的土壤条件、深松要求、品种选择以及播种、水肥管理、合理化控、病虫草害综合防治、适时采收等栽培管理技术要求，以期为北疆绿洲灌区灰漠土深松棉田高产高效栽培提供技术支撑。     

增效缩节胺化学封顶对不同施氮量条件下棉花群体生长特征的影响

为探索与完善施用棉花化学封顶技术,以早熟棉品种‘新陆早53号’为试材,设150(N_1)、300(N_2)、450(N_3)kg·hm~(-2)施氮处理,每个施氮处理下设450(D_1)、750(D_2)、1 050(D_3)mL·hm~(-2)化学封顶(DPC~+剂量)和人工打顶(CK)处理,研究化学封顶对不同施氮量条件下群体生长率(CGR)、净同化速率(NAR)、棉铃生长率(BGR)和叶面积载铃量(LAB)的影响。结果表明:在N_1条件下,D_1处理的CGR、NAR、BGR和LAB较高,与CK相比,D_1处理的CGR、NAR在盛花期、盛铃后期和吐絮期增幅达12.93%～35.57%;在N_2条件下,不同DPC~+剂量处理的CGR、NAR、BGR均以D_2处理较高,吐絮期增幅达7.69%～16.21%;在N_3条件下,CGR、NAR、BGR和LAB则均随DPC~+剂量的增加呈增加趋势,D_3处理在吐絮期增幅达7.00%～16.16%。施氮量和DPC~+剂量互作表现为N_2D_2处理的CGR、LAB、BGR和NAR均较高。在盛花期、盛铃后期和吐絮期,各群体生长参数间呈显著正相关,其中BGR与CGR、NAR、LAB在吐絮期的相关系数达到0.78～0.89。因此,在300 kg·hm~(-2)施氮条件下,施用750 mL·hm~(-2) DPC~+化学封顶剂有利于保持较高的群体生长速率,促进棉花"库"器官的发育和生长,提高群体干物质的生产能力,有利于实现干旱区棉花高产高效生产。     

利用神经网络提取棉花叶片数字图像氮素含量的初步研究

选取6种输入向量组合，利用线性网络、BP网络以及径向基网络等3种神经网络模型进行比较研究，筛选最适宜网络模型和最佳输入组合，建立叶片数字图像彩色信息和叶片氮含量的关系模型，探索利用神经网络技术获取叶片数字图像信息的方法。结果表明，径向基网络在利用数字图像(B，H，G-R，G/R)指标作为网络输入向量时，能够实现获取棉花叶片数字图像氮含量的目标。径向基网络训练的180组样本的训练精度均达到极显著水平（r = 0.9022**），30组测试样本的预测值与实测值也达到极显著相关（r = 0.8674**），径向基网络和(B，H，G-R，G/R)向量是一种适合本研究的数学模型。对利用神经网络提取棉花叶片数字图像氮含量技术的初步探索，拓展了神经网络和数字图像技术在农业生产中的应用。     

不同机械化秸秆还田方式对棉花生长、产量和品质的影响

设置5种不同机械化秸秆还田处理,包括:卧式棉秆春季常规还田(HT1)、棉花整秆起拔不还田(HT2)、卧式常规粉碎还田后起拔棉根不还田(HT3)、卧式常规粉碎还田后起拔棉根粉碎全量还田(HT4)、立式常规粉碎还田(HT5,CK),对不同机械化秸秆还田方式下棉花生长发育指标和产量品质特征进行分析。结果表明:处理HT1出苗率最低,与其他处理(HT2～5)差异显著,HT2～4出苗率与对照(HT5)基本持平。整个生育期各处理的生物量、叶面积指数差异较大,为143.90～6 594.24 kg·hm~(-2)、0.6～2.1;株高在苗期和蕾期差异显著(2～6 cm);果枝台数和叶龄仅在蕾期差异显著。各处理除单铃重差异不大(4.87～5.59 g)外,单株铃数、收获株数均差异显著。不同机械化秸秆还田方式产量存在差异,其中HT1处理减产最大,为2 065.8 kg·hm~(-2),与其他处理差异达显著水平,HT2、HT3较对照增产261.90 kg·hm~(-2)、316.65 kg·hm~(-2),HT4较对照减产265.95 kg·hm~(-2)。HT1～4的绒长、比强度、整齐度、伸长率、成熟度指数和纺织均匀度指数大于对照0.58～1.05 mm,2.27～5.46 CN·tex~(-1),1.6%～2.5%,0.26%～0.46%,0.01～0.02,21～232;短纤维指数小于对照0.9%～1.33%;马克隆值有增有减。HT1、HT4处理降低了棉花效益,分别亏损了15 583.5元·hm~(-2)、3 153.75元·hm~(-2),HT2、HT3增加了棉花效益,分别盈利了1 334.25元·hm~(-2)、1 684.88元·hm~(-2)。不同机械化还田方式对棉花生长发育特征及产量品质产生了较大的影响,综合考虑推荐棉花整秆起拔不还田、卧式常规粉碎还田后起拔棉根不还田在生产中应用。     

棉花黄萎病疑似病田的卫星遥感监测——以TM卫星影像为例

研究TM卫星影像最佳时相(单一时相)对黄萎病疑似病害棉田诊断和分类的技术与方法,为棉花生产提供具有针对性的管理方案,对促进棉田均衡增产、增效具有重要的意义。本研究通过分析试验区多时相卫星影像及准同步地面调查数据,从中优选病害棉田卫星影像诊断的最佳波段和时相,对黄萎病疑似病害棉田分类并地面验证。结果表明,棉花的关键生育期,健康与病害棉田在TM影像上明显不同,由此建立病害棉田解译标志是可行的,TM₄波段可作为病害棉田卫星监测的最佳波段,棉花盛铃期(7月下旬至8月中旬)可作为黄萎病卫星监测的最佳时相。基于上述分析,在病害发生的最佳时相,利用平行六面体监督分类方法将示范区黄萎病疑似病害棉田划分为健康、轻病和重病棉田,其中2年病害棉田的面积分别占29%和23%。2年黄萎病疑似病害棉田分类结果的总体精度和Kappa系数均高于85%。进一步制作的棉花病田专题图也很好地反映了棉田内部的病害情况。因此,可利用多时相遥感数据进行棉花黄萎病疑似病田的诊断。     

机采棉等行距密植模式下棉花脱叶催熟效果研究

探讨机采棉等行距密植模式下棉花脱叶催熟规律及其效果,为机采棉提质增效新模式下的脱叶催熟技术提供理论依据。以‘新陆早53号’为供试材料,设置不同用量脱叶剂和不同喷洒时间共15个处理,研究机采棉等行距密植模式下棉花的脱叶和吐絮变化规律,对产量和纤维品质的影响及成本效益特征。结果表明:(1)等行距密植模式下的脱叶率处理7和12最高(98.85%,98.57%),处理5和13最低(30.28%,41.30%),其他处理均达到75%以上;吐絮率处理2和11最高(77.25%,81.80%),处理5和13最低(45.79%,66.42%),其他处理均达到57%以上。(2)每个处理都对产量造成减产,减产2～67 kg/667m~2,减产率1%～23%,其中处理6和14减产最少,1%以内,处理7和9减产最多,23%以上,脱吐隆处理对温度不敏感,可在2个时期施用,瑞脱龙处理对温度敏感,宜早期施用。(3)各药剂处理使得棉花绒长、比强度、成熟系数略有增减,整齐度略微减小,均未达显著差异,对马克隆值影响较大,处理6、11、14与对照达显著性差异。(4)处理6、10、14的效益较好,效益减少20元/667m~2,处理7和15的效益最差,效益减少了377元/667m~2。不同时期不同脱叶剂处理均能促进棉花脱叶和吐絮,造成不同幅度的减产,对马克隆值以外的品质参数影响较小,处理6(瑞脱龙15 g/667m~2+助剂15 g/667m~2+乙烯利100 g/667m~2,9月1日)和处理14(瑞脱龙15 g/667m~2+助剂15 g/667m~2+乙烯利100 g/667m~2,9月9日)综合经济效益最好,可在北疆早熟棉地区大面积推广。     

基于多时相棉花长势遥感的棉田质量诊断

【目的】研究多时相遥感信息对棉田质量进行诊断的技术和方法,为棉花生产提供具有针对性的管理方案,促进棉田均衡增产、增效。【方法】研究分析多时相遥感数据对地物信息的动态分析与评判能力,以及棉花长势指标动态变化与棉田质量的关系,对棉花生长盛期多时相的LANDSAT-5多时相遥感数据进行融合,将棉田质量状况划分为健康棉田、有障碍棉田和疑似有障碍棉田三类。【结果】数据分析结果表明,棉花生长盛期（花铃期）单时相的LANDSAT-5反射率数据可以作为棉田生长状况的判断指标,划分健康生长与生长障碍的阈值为0.820;利用多时相遥感数据的棉田质量划分方法,可以将棉田质量分为健康、有障碍和疑似有障碍三类。依据此方法对新疆建设兵团148团约1 1705.3 ha的417块棉田进行分类,得出健康、有障碍和疑似有障碍三类棉田所占比例分别为36.4%、34.1%和29.5%;经过8块条田（426.5 ha）的地面同步调查证实了这种方法的准确性,造成该区棉田质量障碍的主要因素为耕地盐渍化、不平整、土壤质地不匀。【结论】研究表明棉田多时相遥感数据进行棉田质量诊断是可行的。利用这种方法,结合不同质量棉田形成机理,能够得到棉田质量状况及影响因素精细分布的信息,为进一步进行的棉田土壤改良与生产管理采取针对性的措施提供数据支撑。     

基于棉花冠层光谱的土壤氮素监测研究

通过连续2年小区氮肥试验,在棉花不同生育期采集冠层高光谱数据并同步测定土壤氮含量,分析棉花冠层高光谱参数与土壤氮含量间的关系,建立基于植株冠层光谱的土壤氮含量估算模型。结果表明:土壤全氮含量随着施氮水平的增加而增加,且差异显著;基于棉花不同时期冠层光谱构建的14种光谱参量与土壤氮含量间的相关性有显著差异。其中,利用冠层光谱参数P_Area1100、Depth980、Area672、PPR(550,540)建立的土壤氮含量监测模型分别在蕾期、花期、铃期、吐絮期4个关键生育期对土壤氮含量的预测均达到了较高的精度,能够很好地反映棉花土壤氮素营养状况。利用植株冠层光谱参数可以很好地监测土壤氮素营养,说明利用植株冠层光谱方法监测土壤氮含量是可行的。