不同氮素水平油菜冠层反射光谱特征研究

2002～2003年油菜生长季节,在浙江大学实验农场设置了4个品种、3个供氮水平处理、3个重复的油菜田间小区试验,测定了不同发育时期的冠层光谱反射率及对应叶片、茎以及角果的鲜重和干重。结果表明：不同供氮水平的油菜冠层和叶片光谱差异明显,冠层光谱反射率随发育期推移,开花前在可见光范围逐渐降低、在近红外区域逐渐增大,开花后在可见光范围逐渐增大,在近红外区域逐渐降低。不同供氮水平的油菜冠层光谱差异明显,4个品种的油菜具有相似的变化规律,在近红外表现尤其明显,随着供氮水平的增加,光谱反射率明显升高;而在可见光波段处,随供氮水平提高,反射率反而降低。前期随发育期推移,NDVI和RVI都逐渐增大,在4月22日达到最大,其中N2和N3在4月14日受开花影响,NDVI和RVI有所降低。4月22日以后,由于后期叶片衰老变黄,NDVI和RVI都逐渐减小。     

冬小麦冠层光谱红边参数的变化及其与氮素含量的相关分析

通过对不同氮肥条件下的小麦植株由上而下进行器官疏剪,分析了不同处理下冠层光谱反射率及其红边参数的变化。结果表明,冠层光谱反射率因不同肥力、不同疏剪处理而有较大的差异,表现出不同程度的红边的“红移”和“蓝移”现象。各处理的红边曲线形状均出现双峰现象,表现为第二个峰值高于第一个峰值,并且均为N1>N2>N0。相关分析表明,随着由上而下的疏剪处理,不同叶位叶片光谱反射率对冠层光谱的贡献增加,并且其红边参数与相应的叶片全氮含量的相关系数也增加,部分达到显著或极显著相关水平。该结果为利用下部缺素敏感叶片的光谱特征进行小麦养分的及时补充提供了可靠的理论依据。     

水稻冠层光谱特征及其与LAI的关系研究

氮素营养是影响作物生长与产量的最主要限制因子之一。准确及时地监测或诊断出作物氮素营养状况,对提高氮素利用效率和作物管理水平、减少过度施氮造成的环境污染具有重要意义。本研究在不同施氮水平处理的水稻试验小区,对水稻整个生长期内冠层反射光谱进行了较系统、密集的测定,同时测定了几个重要生育期水稻的叶面积指数。研究结果表明:随着施氮量的增加,水稻冠层光谱在各生育期间呈现出一定的规律性,在近红外部分(710～1 220 nm),冠层光谱反射率随着施氮水平的提高而升高,而在可见光部分(460～680 nm),水稻冠层的光谱反射率反而逐渐降低。经冠层光谱差异显著性检验发现:水稻灌浆期以前,对施氮水平最为敏感的波段是绿光(560～610 nm)和近红外(710～760 nm)部分;转换为归一化植被指数(NDVI)以后,差异最显著的是(R760-R560)/(R760+R560)。不同氮肥处理的水稻LAI随时间变化曲线大致都呈抛物线型,中低水平施氮肥水稻LAI随时间的变化曲线比较平缓,而高水平施氮肥LAI曲线则变化比较剧烈。冠层光谱反射与叶面积的相关分析结果表明:在水稻抽穗前,叶面积与冠层光谱反射率相关性较差;而抽穗后,叶面积与冠层光谱有较高的相关性。     

氮,磷交互作用下小麦氮素营养丰缺的光谱诊断与估测

一、引言长期以来,人们致力于作物营养状况的诊断,形成众多的诊断技术,其依据主要借助于化学分析或叶面缺素症状。前者手续繁琐,又须破坏植株,后者须凭经验目视观察,大面积推广应用受到限制。遥感技术问世以后,人们开始探索利用遥感技术估测作物的营养状况以指导施肥。斋滕等人发现,由彩红外航片获得的G(绿波段)和R(红波段)光谱反射率与甜菜     

不同施氮量对弱筋小麦产量与品质的影响

通过对3个弱筋小麦品种的5个不同施氮量的研究,探索出弱筋小麦对氮肥量的需求。研究结果表明,弱筋小麦产量与施氮量呈正相关关系,但品质与施氮量呈负相关关系。综合分析,在磷、钾肥确定的条件下,施纯氮量120kg hm-2的处理,既兼顾了产量又确保了弱筋粉小麦的优良品质。     

在水分胁迫下棉花冠层叶片全氮含量的高光谱遥感估算模型研究

研究利用美国产ASD地物光谱仪,获取新疆北部地区棉花冠层关键生育时期的高光谱数据,采用红边积分面积变量估测棉花冠层叶片的全氮含量,对反射光谱进行一阶微分,应用一阶微分光谱数据,衍生出基于光谱位置变量的分析方法,以红边积分面积(SDr)为自变量,冠层全氮(TN)含量为因变量,做相关分析与处理,构建新陆早6号红边积分面积与冠层叶片TN含量的相关数学模型。研究在不同水处理条件下,对棉花冠层单叶叶绿素含量和单叶全氮含量做相关分析,结果表明:叶绿素含量与TN含量呈显著的正相关(R=0.8723,n=39),叶绿素含量能有效的估计棉花单叶TN含量;红边积分面积变量与冠层TN含量呈显著的相关性,相关系数是0.7394(n=40),利用构建的相关模型可以较为精确地估测棉花两个品种新陆早6号与8号冠层叶片的全氮含量,RMSE分别为0.3859和0.4272。研究认为红边积分面积变量具有预测棉花冠层全氮含量的应用潜力,研究得出利用3边面积变量构造的数学模型对反演作物冠层TN含量有较高应用价值。研究认为,红边位移现象结合红边幅度的变化的研究,用于诊断棉花水分胁迫也是可行的,关键是建立相应合理的诊断指标体系。研究结果证明:①随着棉花的生长发育,叶片的生理生化参数发生变化,冠层的生理生化参数随之发生变化;②.棉花叶片叶绿素含量与叶片的全氮含量相关性显著(R=0.8723,n=38),通过建立数学模型,可以估测叶片中全氮的含量;③由一阶微分光谱衍生出基于光谱“红边”位置变量的分析方法,使我们认识到“红边”的变幅、形状和面积包含了各个波段的信息,这些波段综合产生的变量所构造的模型,为棉花氮素营养参数的估计提供了预测能力;④如果棉花叶绿素含量高,说明水分充足、氮代谢旺盛,植株处于生长旺盛时期,红边向蓝光方向发生了位移。利用红边位移现象结合红边幅度的变化的研究,用于诊断棉花水分胁迫也是可行的,关键是建立相应合理的诊断指标体系。     

在水分胁迫下棉花冠层叶片全氮含量的高光谱遥感估算模型研究

研究利用美国产ASD地物光谱仪,获取新疆北部地区棉花冠层关键生育时期的高光谱数据,采用红边积分面积变量估测棉花冠层叶片的全氮含量,对反射光谱进行一阶微分,应用一阶微分光谱数据,衍生出基于光谱位置变量的分析方法,以红边积分面积(SDr)为自变量,冠层全氮(TN)含量为因变量,做相关分析与处理,构建新陆早6号红边积分面积与冠层叶片TN含量的相关数学模型。研究在不同水处理条件下,对棉花冠层单叶叶绿素含量和单叶全氮含量做相关分析,结果表明:叶绿素含量与TN含量呈显著的正相关(R=0.8723,n=39),叶绿素含量能有效的估计棉花单叶TN含量;红边积分面积变量与冠层TN含量呈显著的相关性,相关系数是0.7394(n=40),利用构建的相关模型可以较为精确地估测棉花两个品种新陆早6号与8号冠层叶片的全氮含量,RMSE分别为0.3859和0.4272。研究认为红边积分面积变量具有预测棉花冠层全氮含量的应用潜力,研究得出利用3边面积变量构造的数学模型对反演作物冠层TN含量有较高应用价值。研究认为,红边位移现象结合红边幅度的变化的研究,用于诊断棉花水分胁迫也是可行的,关键是建立相应合理的诊断指标体系。研究结果证明:①随着棉花的生长发育,叶片的生理生化参数发生变化,冠层的生理生化参数随之发生变化;②.棉花叶片叶绿素含量与叶片的全氮含量相关性显著(R=0.8723,n=38),通过建立数学模型,可以估测叶片中全氮的含量;③由一阶微分光谱衍生出基于光谱“红边”位置变量的分析方法,使我们认识到“红边”的变幅、形状和面积包含了各个波段的信息,这些波段综合产生的变量所构造的模型,为棉花氮素营养参数的估计提供了预测能力;④如果棉花叶绿素含量高,说明水分充足、氮代谢旺盛,植株处于生长旺盛时期,红边向蓝光方向发生了位移。利用红边位移现象结合红边幅度的变化的研究,用于诊断棉花水分胁迫也是可行的,关键是建立相应合理的诊断指标体系。     

磷营养胁迫对冬小麦冠层光谱的影响

因为磷素重要的营养作用,其胁迫的存在影响冬小麦的正常生长。借助地面遥感仪器获取冬小麦在磷营养胁迫下的多个生育期里的冠层光谱数据并对其影响特征进行了分析。利用因子分析方法提取主因子与含有丰富信息的光谱变量,并结合极显著水平(0.01)的均值比较与检验过程考察了冬小麦冠层光谱,确定了对磷营养胁迫敏感的光谱波段:760nm,810nm和870nm与950nm,并在此基础上结合冬小麦对磷素的吸收利用特征选定了运用冠层光谱敏感波段反射率探测和区分磷营养胁迫的关键生育期:拔节期。结果同时表明,对冬小麦磷营养胁迫而言,近红外区间(760nm~1100nm)光谱反射特征的区分能力要强于可见光区。本文同时指出了研究与发展利用遥感技术进行营养胁迫监测的方法和着重点。     

不同株型夏玉米群体冠层反射光谱特征及其应用研究

比较不同株型夏玉米在不同时期的反射光谱差异性,研究分析了红边位置(λred)、红边振幅(Dλred)、最小振幅(Dλmin)及Dλred/Dλmin与叶片全氮含量(LTN),叶绿素含量(Chl)及叶面积指数(LAI)间的相关性,并建立预测模型。结果表明,光谱差异随生育进程呈不同程度的规律性变化。在全生育期,用Dλred/Dλmin能更好地推算LTN,尤其在吐丝期,在开花前用Dλred也佳,在拔节期和喇叭口期用λred也有较高的精度。估算Chl时,在开花前用Dλred较可靠,在喇叭口期和抽雄期用λred也可考虑。估算LAI时,抽雄期后用Dλred推算有较高的可信度,在抽雄期用λred较好,在开花期和吐丝期用Dλred/Dλmin推算更为可靠。     

不同株型夏玉米群体冠层反射光谱特征及其应用研究

比较不同株型夏玉米在不同时期的反射光谱差异性,研究分析了红边位置(λred)、红边振幅(Dλred)、最小振幅(Dλmin)及Dλred/Dλmin与叶片全氮含量(LTN),叶绿素含量(Chl)及叶面积指数(LAI)间的相关性,并建立预测模型。结果表明,光谱差异随生育进程呈不同程度的规律性变化。在全生育期,用Dλred/Dλmin能更好地推算LTN,尤其在吐丝期,在开花前用Dλred也佳,在拔节期和喇叭口期用λred也有较高的精度。估算Chl时,在开花前用Dλred较可靠,在喇叭口期和抽雄期用λred也可考虑。估算LAI时,抽雄期后用Dλred推算有较高的可信度,在抽雄期用λred较好,在开花期和吐丝期用Dλred/Dλmin推算更为可靠。     

高光谱数据探讨水稻叶片叶绿素含量对叶片及冠层光谱反射特性的影响

为了考察叶绿素含量变化对叶片及冠层反射率的影响,利用PROSPECT模型和FCR模型,模拟叶片叶绿素含量变化(20μg/cm²、22μg/cm²、24μg/cm²、26μg/cm²、28μg/cm²、30μg/cm²)时的叶片反射率和叶面积指数变化(1、3、5)时的冠层反射率。叶片及冠层反射率的变化大小,用同一波段上反射率的标准差来衡量,研究的波段范围为400～940 nm,波段间隔为5 nm。研究发现叶绿素对叶片反射率的影响,在710 nm波长处最大,标准差变化曲线在550 nm、710 nm、795 nm和830 nm处形成4个峰值,对冠层反射率的影响,与叶面积指数大小有关,叶面积指数为1、3、5时,叶绿素对冠层反射率影响最大的波长分别为715 nm、720 nm和725 nm,标准差变化曲线分别在550 nm和715 nm、550 nm和720 nm、550 nm和725 nm形成了两个峰值。
     

不同氮素营养条件下的冬小麦生理及光谱特性

通过对氮胁迫下冬小麦叶绿素含量、叶面积指数等参数的分析，得出养份胁迫下冬小麦生理反应的特点，并且分析了其光谱特征及与叶绿素含量等的相关关系。     

施钾对不同小麦品种氮素、磷素吸收利用的影响

盆栽条件下,研究了黄淮麦区当年广泛种植的28个小麦品种在2个供K水平下N、P吸收利用差异.研究结果表明,高K与低K条件下,不同小麦品种N、P吸收利用能力差异都很大,小麦品种间N、P积累量与干物质积累量呈极显著正相关;相关分析表明,无论是低K还是高K下,不同小麦品种K积累量、K利用效率与N积累量、N利用效率及P积累量、P利用效率都存在极显著的正相关,这就显示出K高效小麦品种同时也是N高效、P高效小麦品种.     

氮素形态对小麦生长中后期保护酶等生理特性的影响

在水培条件下,探究了氮素形态对小麦营养生殖并进生长时期保护酶的影响。结果表明:铵、硝态氮单供和混合供应对小麦保护酶活性影响不同。在铵、硝态氮混合供应下,叶片SOD、CAT,根系SOD活性最高,同时叶片、根系可溶性蛋白含量最大,根系活力和根系表面K3Fe(CN)6还原活性最高,但MDA含量最高;单供硝态氮时叶片POD活性最高,根系MDA含量最高;单供铵态氮时根系POD、CAT活性最高。单供尿素时叶片仅CAT活性高于铵和硝态氮混合供给,但同时叶片MDA含量也高于铵和硝态氮混合供给。叶片以SOD、CAT和POD为主清除自由基,而根系以SOD和POD为主清除自由基。铵和硝态氮混合供给下,小麦成熟后,地上部干重,籽粒产量最大,根冠比最小。     

Simulation and Analysis on the Influence of Soil Background of Wheat Farmland on NDVI under Different Vegetation Coverage

It is quite confusing to effectively monitor and precisely evaluate growing conditions of wheat by using normalized differential vegetation index (NDVI)which is based on pixel scale as they are significantly different when acquired by the same growth status wheat with different background of soil types.This paper selects 9 typical soil types in our country as background with the wheat canopy spectrum is fixed which means the NDVIc is a constant value to study the influence of different soil background types on NDVI of wheat and analyze the sensitivity of NDVI of wheat to the vegetation coverage simulated by diverse liner mixed ratio of wheat canopy and soil background.The results show that：(1)wheat NDVI of farmland increases along with the increase of vegetation coverage under the same of soil background type,and vice versa;(2)wheat NDVI of farmland vary greatly with different soil background types,and the difference decrease while the vegetation coverage exceed 25%;(3)NDVI sensitivity also shows a quite difference to vegetation coverage under the diverse soil background types.With the increase of vegetation coverage,NDVI sensitivity decreases with the lower\|reflectance soil background while it increases monotonously with the higher reflectance soil background.It provides the foundation for the times of calculating the remote sensing’s NDVI information of all wheat growing periods under different types of soil background.     

覆膜旱作稻田土壤有效N、P、K及盐分分层变化研究

以常规水作和裸地旱作作对照,对覆膜旱作栽培条件下稻田各土层(0～60cm)土壤有效N、P、K和盐分含量变化作了比较研究。结果表明:与常规水作相比,覆膜旱作稻田10～15cm土层的碱解氮与有效磷含量显著增加,其余差异不大。与裸地旱作相比,覆膜旱作稻田5～15cm土层的碱解氮含量及5～20cm土层的有效磷含量显著增加,其余差异不大。与常规水作和裸地旱作相比,覆膜旱作稻田土壤速效钾含量在20cm以上土层增加明显。当地下水位较高时,覆膜旱作稻田0～5cm表层土壤表现积盐,地下水位较低时表层表现脱盐。