理化复合参数和神经网络结合的冬小麦长势遥感监测

准确、及时地监测区域作物长势状况对农业规划和政策的制定与调整具有重要的意义。遥感技术作为一种收集大面积作物长势信息的有效手段,正日益受到关注。为提高冬小麦长势遥感监测的准确性和全面性,该研究基于田间实测的冬小麦拔节期地上鲜生物量（aboveground fresh biomass,AFB）、叶面积指数（leaf area index,LAI）、叶片叶绿素相对含量（soil and plant analyzer development,SPAD）和叶片氮含量（leaf nitrogen content,LNC）4种生长相关理化参数,利用熵值法获取各参数权重构建冬小麦理化复合参数（physico-chemical composite parameter,PCCP）。利用显著性检验和籽粒产量数据分析复合参数在量化冬小麦长势方面的性能。然后,以Sentinel-2A作为数据源,分析不同遥感指数与LAI、SPAD、AFB、LNC和PCCP的相关性。选取相关性较高的遥感指数作为反向传播（back propagation,BP）人工神经网络（artificial neural networks,ANN）的输入,建立冬小麦长势遥感监测模型,对PCCP进行估计。评价模型精度并用于监测研究区冬小麦长势分布特征。赋权结果表明,作物物理参数的权重大于生化参数,其中LAI的权重最大,为0.387,AFB和SPAD次之,LNC的权重最小,为0.105;PCCP性能评估结果表明,与单一理化参数相比,PCCP值能更好地揭示作物长势状况的差异,其与最终籽粒产量的相关性更好, 决定系数提高0.035～0.468,均方根误差减少46.2～520.0 kg/hm²;在遥感监测过程中,PCCP比单一理化参数有更好的应用潜力,BP-ANN长势遥感监测模型模拟PCCP精度较高,在测试集中决定系数为0.830,均方根误差为0.080;研究区冬小麦总体长势稳定且分布集中,呈现"中部差,南北好"的空间分布特征。因此,构建作物理化复合参数用于量化作物长势是提高长势监测可靠性和准确性的一种有效方式,可为冬小麦田间管理提供科学依据,服务于发展智慧农业和建设农业强国的战略需求。     

四川冬春季参考作物蒸散量时空变化及其成因

为深入认识四川冬春季参考作物蒸散量(ET₀)的变化特征,利用1980—2016年四川35个气象站的逐日气象观测资料,采用泰森多边形、气候倾向率和克里金空间插值等方法对其冬春季ET₀的时空变化特征进行分析,并通过敏感性和贡献率分析了ET₀的变化成因。结果表明:ET₀的年代际变化呈先降后增的趋势,空间上呈明显的西南高东部低的分布特征,且高值区范围持续扩大,低值区范围波动缩小。ET₀的年际变化呈上升趋势,春季ET₀气候倾向率和空间差异明显大于冬季,且ET₀高值区与低值区空间分布受海拔高度影响明显。ET₀的同一日多年平均值自初冬至初春逐渐上升,1月22日—5月2日仅有8 d的ET₀值低于多年日平均值,具有明显连续的高值时段。ET₀对日照时数的变化最敏感,其次是对相对湿度与平均气温,对三者均呈高敏感性。平均气温的正贡献率是引起ET₀变化的主导因子,其次是相对...     

冬小麦对不同时期施用的尿素N的吸收利用

本文应用~(15)N尿素研究了不同施肥时期下尿素N在土壤中的转化和小麦对肥料氮的吸收利用。结果表明,尿素施入土壤后,硝态氮含量急剧增加。播前底施尿素有更多的硝态氮累积在20～40cm土层中。小麦对肥料氮的吸收高峰在4月13～18日,即拔节孕穗期,高峰期的吸氮量与小麦产量呈正相关,r=0.7715。     

用NOAA图像监测冬小麦面积的方法研究

冬小麦种植面积是农情监测中一个重要的监测因素,对生产管理与产量预测有重要意义。该文在冬小麦与同期主要大宗作物绿度－时相曲线对比分析的基础之上,建立反映冬小麦种植区域的差值植被指数图像,采用遥感－统计的方法,对利用ＮＯＡＡ图像进行冬小麦种植面积遥感监测进行了初步研究。通过对我国冬小麦主产区的河北、河南和山东三省的监测实验证明,该方法适用于大范围的冬小麦种植面积遥感监测。     

基于高光谱的冬油菜植株氮素积累量监测模型

为无损和定量研究高光谱技术在冬油菜植株氮素积累量(PNA,plant nitrogen accumulation)时空变化监测的适宜性及准确性,该文以两年田间氮肥水平试验为基础,采用单变量线性和非线性回归方法,建立基于特征光谱参数的冬油菜P NA高光谱估算模型。结果表明,采用比值光谱的方法可显著提高冬油菜冠层光谱反射率与PNA间的相关性,其最佳的波段组合为1 259 nm与492 nm处光谱反射率比值(R1259/R492),决定系数R2为0.85。高光谱参数间,以比值植被指数(RVI-5)、归一化光谱指数(NDSI)、线性内插法红边位置(REIP)、三角植被指数(TVI)、742 nm处一阶微分光谱值(FD742)和红边面积(SDR)等光谱参数与PNA相关性较好(平均R2和标准误SE分别为0.69和42.70),且以FD742表现最优(R2=0.79,SE=35.66)。精度分析结果显示,以光谱参数R1259/R492和FD742为自变量的指数方程模型作为高光谱监测油菜PNA的最佳模型,各生育期Noise Equivalent(NE)均较低且表现稳定,同时模型估测精度较高,R2分别为0.98和0.98,相对均方根误差RRMSE分别为0.73和0.72,相对误差MRE分别为14.42%和10.31%。该方法为快捷和精确评估冬油菜PNA提供了新的研究思路。     

Effect of Foliar Application of Phosphorus on Winter Wheat Grain Yield,Phosphorus Uptake,and Use Efficiency

ABSTRACT

One would expect foliar applied phosphorus (P) to have higher use efficiencies than when applied to the soil, but limited information is available concerning this. Experiments were conducted in 2002, 2003, and 2004 to determine the effect of foliar applications of P on winter wheat grain yields, P uptake, and use efficiency. Twelve treatments containing varying foliar P rates (0, 1, 2, and 4 kg ha^{? 1} in 2002 and 2003 and additional 8, 12, 16, and 20 kg ha^{? 1} in 2004) with and without pre-plant rates of 30 kg ha^{? 1} were evaluated. Foliar applications of P at Feekes 7 generally increased grain yields and P uptake versus no foliar P. Use efficiency was higher when P was applied at Feekes 10.54. Results from this study suggested that low rates of foliar applied P might correct mid-season P deficiency in winter wheat, and that might result in higher P use efficiencies.     

Impacts of the nitrogen application on productivity and nutrients concentrations of the corn-Congo grass intercropping system in the dry season

ABSTRACT

The corn-grass intercropping system began to be used in the dry season, as it provides increased straw production for the no-tillage system. However, corn and grass are plants demanding in nitrogen. The corn cultivated in the dry season is called out-of-season corn in Brazil. The objective of this study was to evaluate the productivity and nutrients concentrations of out-of-season corn and Congo-grass intercropped in the no-tillage system, as a function of the nitrogen rates applied in sidedressing. The treatments were four nitrogen rates, 0, 30, 60 and 90?kg?ha^?1. The experimental design was randomised complete blocks with four replicates. The experimental period corresponded to the harvests of 2015 and 2016. There were evaluated: corn grain yield, dry mass production and nutrient concentration in the shoots of the plants intercropped. The evaluations were carried out at the physiological maturity stage of the corn and at the time of desiccation of the grass. Nitrogen increased grain yield and dry mass production of the plants intercropped. Nitrogen maximised the magnesium concentration in out-of-season corn and the nitrogen, calcium, magnesium and sulphur concentrations in Congo grass. Excess nitrogen promoted reduction of the phosphorus in the Corn-Congo grass intercropping system in the dry season.     

塿土旱作区施肥对小麦产量和水分利用效率的影响

研究了黄土高原南部塿土旱作区施肥对小麦产量和水分利用效率的影响。结量表明,合理增施肥料能显著提高冬小麦产量和水分利用效率,最高施肥量分别提高了1611kg/hm~2和0.235kg/mm水分。施肥量增加使小麦叶片水势有所降低,0～200cm土层贮水量呈发育前期升高而后期下降的趋势,改善了小麦植株自身调节和保持水分的能力,提高了产量和水分利用效率。     

油菜割晒机双曲柄平面五杆拨禾轮设计与试验

为减少油菜割晒机拨禾轮易缠绕和挂禾等问题,提出了一种双曲柄平面五杆拨禾轮机构,建立了该拨禾轮机构的运动学分析模型.根据双曲柄平面五杆机构存在的约束条件,基于编制的拨禾轮拨指运动分析程序,采用人机交互方式得到了一组满足油菜割晒拨禾要求的拨禾轮机构结构参数组合,实现了拨禾轮拨指低速入禾、加速推送、快速出禾和拨指翻转的动作要...     

油菜联合收获机滚筒筛式复清装置设计与试验

针对油菜联合收获机脱粒分离作业后脱出物组分杂,籽粒细小不易分离,导致清选作业清洁率低、人工复清劳动强度大等问题,设计了一种挂接在粮箱上的模块化滚筒筛式复清装置。基于运动学与动力学分析了物料提升螺旋输送器和筛分装置的结构参数与运行参数范围;以滚筒筛式复清装置的损失率、清洁率及筛分效率为评价指标,以滚筒筛转速、筛网内助流螺旋叶片螺距和筛孔直径为影响因素,基于EDEM开展了三因素三水平正交试验,确定了最佳参数组合,并利用收获关键部件试验台开展了验证试验。仿真结果表明：当喂入量为0.6kg/s时,滚筒筛式复清装置的较优参数组合为筛孔直径5mm、滚筒筛转速105r/min、筛网内助流螺旋叶片螺距250mm,此时滚筒筛式复清装置损失率为0.92%、清洁率为98.96%、筛分效率为95.12%。台架验证试验表明,带有滚筒筛式复清装置的清选系统工作顺畅,在最佳参数组合条件下,滚筒筛式复清装置的损失率为0.96%、清洁率为98.67%、筛分效率为95.36%,对比未增加滚筒筛式复清装置前清洁率提升了4.38个百分点。研究可为油菜联合收获机清选装置结构改进和优化提供参考。