【目的】对不同株型小麦冠层叶片垂直分布的方向光谱响应进行研究,探索精确描述小麦冠层空间信息的途径,为农田作物快速、无损的光谱监测提供新的理论与技术。【方法】以2个株型不同的小麦品种为材料,采用自下向上分层切片方法,分析冠层不同部位叶片对冠层方向光谱的影响。【结果】去除不同叶位叶片后,小麦冠层光谱在300～700,800～1300,1400～1800nm波段差别明显;不同观测角度中,与传统90°视角获得反射信息比较,30°和60°视角反射光谱包含较多下部叶片信息,下部叶片对冠层光谱反射率贡献较大,0°视角反射光谱包含较多上部叶片信息,上部叶片对冠层光谱反射率贡献较大;小麦冠层的穗层和倒1叶对方向...

【目的】以高光谱技术实现小麦含水量信息的快速、无损与准确获取,为小麦灌溉的精确管理提供科学依据。【方法】利用水氮胁迫试验条件下小麦主要生长期的导数光谱构建了16种新指数,将其与NDII、WBI以及NDWI等常用指数进行比较分析,筛选小麦叶片含水量反演最佳光谱指数,并利用其建立反演模型进行小麦含水量的遥感填图。【结果】在各指数中,FD730-955对小麦冠层叶片含水量的估测结果最佳,其估测模型(对数形式)校正决定系数(C-R2)与检验决定系数(V-R2)分别达0.749与0.742,优于NDII等常用指数;FD730-955所建模型对32个未知样的预测结果与实测值相似度较高,其回归拟合模型R2达...

选择株型差异较大的冬小麦品种,并通过部分品种不同密度试验,分析了冠层结构的两个重要指标叶向值(LOV)与叶面积指数(LAI)与光谱特征参量的关系,同时对20个不同处理进行了聚类分析。结果表明,不同生育阶段株型指标LOV和群体大小指标LAI对光谱的贡献是不同的,前期(以拔节期为主)LOV对光谱的影响要大些,后期主要受LAI的影响;对拔节期包括品种和密度在内的共20个处理进行聚类分析,划分了株型和群体大小的不同组合4个(A-株型直立,群体较小;B-株型直立,群体较大;C-株型披散,群体较小;D-株型披散,群体较大);拔节期不同类组冠层光谱反射率在400～700nm范围内反射率由高到低的顺序为A>B...

[目的]研究雷竹冠层叶片反射光谱特征及其水分敏感波段,筛选与叶片水分指标相关性较高的光谱指数,为雷竹叶片水分的非破坏性估算提供参考。[方法]以重要笋用竹种雷竹为研究对象,通过自然失水法研究叶片反射光谱对叶片水分变化的响应特征,以常用反射光谱指数对叶片水分指标进行相关性检验,对不同反射光谱指数与叶片相对含水量进行了回归方程拟合。[结果]雷竹叶片含水量与其光谱反射率在近红外区呈负相关关系;光谱反射率敏感性分析表明,在1 400～1 600、1 800～2 000 nm波段附近,光谱反射率对叶片水分变化较其他波段敏感;不同光谱指数与叶片水分指标的相关性分析及回归方程拟合结果表明,在所选光谱指数中水分胁迫指数MSI(R_(820)/R_(1600))、比值指数SRI(R_(1300)/R_(1450))与叶片相对含水量的拟合效果较好。[结论]雷竹叶片水分含量与其光谱反射率在近红外区,尤其1 400～1 600、1 800～2 000 nm波段附近呈负相关关系,水分胁迫指数MSI(R_(820)/R_(1600))、比值指数SRI(R_(1300)/R_(1450))对雷竹叶片相对含水量的估算精度较其它光谱指数更高。

叶绿素(SPAD)是重要的植被生物参量。针对传统的SPAD监测方法效率低的问题,该研究探讨了利用高光谱遥感技术构建SPAD估算模型,实现大范围的冬小麦叶绿素快速无损检测和预测。首先,选取我国江汉平原的湖北省潜江市后湖管理区和黄淮海平原的山东省济南市长清区作为研究区域,分别采集冬小麦生育期的冠层反射光谱和倒二叶片SPAD数据。方差分析发现,两个地区冬小麦SPAD在各生育期存在显著差异。之后,选取和计算RVI、DVI、NDVI和GRVI四种植被指数,利用回归模型建立了不同地区的冬小麦叶片SPAD测算模型。模型精度检验表明,NDVI估算模型对两个样区的冬小麦叶片SPAD的总体估算效果较好,满足精度要...

研究了不同土壤水氮条件下小麦抽穗后叶片氮素状况和籽粒蛋白质及淀粉积累动态与叶片SPAD值、冠层光谱反射特征的关系。结果表明,小麦抽穗后叶片氮积累量与叶片SPAD值、冠层反射光谱分别呈显著的指数和线性相关;籽粒蛋白质积累量与叶片氮积累量呈显著线性负相关,而成熟期籽粒蛋白质积累量与抽穗后叶片氮转运量呈线性正相关。叶片SPAD值与籽粒蛋白质和淀粉积累量均呈二次抛物线关系;比值指数R(1 500,610)和R(1 220,560)分别与籽粒蛋白质积累量和淀粉积累量呈显著负指数相关。因此,叶片SPAD值和比值指数可以用来预测单位土地面积上小麦籽粒生长过程中蛋白质和淀粉的积累动态。

为了给冬小麦精确施肥管理与调控提供依据,通过大田试验,采用单因素方差分析法研究了腐植酸肥料对冬小麦叶片生理生化元素含量的影响,并分析了小麦叶片的生理理化参数对小麦叶片光谱数据的响应。结果表明:小麦叶片的氮素、叶绿素、蒸腾作用、净光合作用、胞间CO_2浓度、可溶性蛋白及可溶性糖的差异性显著,其中腐植酸对小麦叶片的氮素、叶绿素、蒸腾作用、净光合作用、可溶性蛋白具有促进作用,腐植酸对小麦叶片的胞间CO_2、可溶性糖具有抑制作用;在325400 nm,叶片光谱反射率对不同的理化参数响应不大。在可见光400760

【目的】探究施肥方式对土壤养分和小麦根系生长的影响，塑造良好的根系构型，为麦田的科学施肥和高产高效生产提供理论依据。【方法】试验于2021—2023年在河南农业大学原阳科教示范园区进行，采用池栽定位试验，设置3个施肥处理（F_0：不施肥；F_1:N、P、K肥浅施；F_2:N、P、K肥1/3浅施+2/3深施）和3个灌水处理（W_1：底墒水；W_2：底墒水+拔节水；W_3：底墒水+拔节水+扬花水），共计9个组合处理，测定0—100 cm不同层次的土壤养分和根系性状。【结果】在不同灌水频次下，土壤耕层养分含量较高，随着土层加深，有效养分减少，0—60 cm土层养分含量表现出F_2>F_1>F_0。分层施肥（F_2）明显增加了20—40 cm土层肥力，较浅层施肥（F_1）相比，不同灌水频次下开花期至成熟期的土壤硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾含量分别平均提高了16.03%、7.67%、8.82%、6.32%。80—100 cm土层硝态氮和全氮含量上升，灌水增大了富集效应；0—100 cm土层速效钾含量呈“S”分布，且成熟期含量升高，出现钾素外排现象。小麦根系主要集中在0—40 cm土层中，分层施肥（F_2）显著提高了根系在20—40 cm土层根系的形态分布和功能，根长密度、根表面积密度、根体积比、根干重密度、根系活力和根系生理势两年均值比浅层施肥分别提高38.42%、16.93%、25.65%、43.07%、33.12%、31.10%。相关分析表明，0—20 cm土层各养分指标与根系形态指标呈极显著的正相关关系（P<0.01),0—60 cm土层根系生理势在与土壤硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾均呈极显著正相关关系。【结论】分层施肥结合3次关键水实现了根系分布与土壤氮磷钾分布的高度协调，增强了根系在20—40 cm土层的分布比例，有利于土壤氮磷钾的协同吸收和产量提高。

为明确稻茬麦合理的氮素施用及秸秆养分归还特征,以宁麦9号和豫麦34为材料,研究了不同氮肥基追比例(1∶9,3∶7,5∶5,7∶3,施氮量225 kg/hm2)对小麦群体干物质、氮、磷和钾积累垂直分布的影响。结果表明,小麦籽粒产量以基追比5∶5处理最高。植株干物质和养分积累存在明显的层次分布,适当提高追肥比例显著提高了植株各层干物质、氮、磷和钾素的积累量。不同施氮处理叶片干物质、氮、磷主要积累于中上层,钾积累于下层;茎鞘干物质和钾主要积累在下层,氮、磷积累在中上层。各叶层、茎鞘层干物质、氮、磷、钾积累量与籽粒产量均呈显著或极显著正相关。残茬秸秆(倒4层叶+倒4层茎+颖壳和穗轴)干物质、氮、磷、钾...

１９８７～１９８９年分别在江苏沐阳和南京卫岗进行了小麦冠层结构与光分布及产量形成关系的研究。结果表明，小麦叶面积指数、最大叶面积密度出现的高度及叶倾角影响光在冠层内的分布，消光系数的垂直分布可反映叶面积和光的空间分布状况。低产群体的最高叶面积指数小于４．０，最大叶面积密度出现部位较低，消光系数分布均匀，但漏光严重，光能利用率低；过旺群体最大叶面积指数过大，最大叶面积密度出现部位较高，消光系数呈上大、中小分布，光在冠层上部递减迅速，中下部光环境差，叶片早衰，净同化率低；高产群体叶面积及其垂直分布合理，孕穗期最大叶面积密度出现在相对高度０．６０～０．６５处，冠层中下部消光系数较大，上部较小，利于光...

【目的】碳氮代谢反映植株生理状况和生长活力,是小麦籽粒产量与品质形成的生理基础,因而叶片糖氮比的实时无损监测对小麦生长诊断和氮素管理具有重要意义。本研究的主要目的是通过分析小麦叶片糖氮比与冠层高光谱参数的定量关系,确立小麦叶片糖氮比的定量监测模型。【方法】采用不同蛋白质含量的小麦品种在不同施氮水平下进行了连续3年大田试验,于小麦不同生育期采集田间冠层高光谱数据并测定叶片糖氮比值,进而分析建立冠层高光谱参数与叶片糖氮比的回归模型。【结果】小麦叶片糖氮比随施氮水平的提高而下降,随生育进程呈"高-低-高"动态变化模式。利用高光谱对叶片糖氮比进行监测的适宜时期为拔节期至灌浆中期,其中开花期最好。水分特...

【目的】光合作用是农作物产量和品质形成的基础,农作物光合参数的准确定量遥感反演不仅能够了解农作物的生长发育和有机物累积状况,还能为基于遥感的生态系统过程模型提供参考。为快速准确的估算光合特征参量,本研究综合原始光谱、3种传统光谱变换技术和4种模拟方法构建冬小麦3种光合参数的高光谱反演模型,探讨高光谱反演冬小麦光合参数的可行性,对比不同类别光谱和模拟方法的适用性。【方法】本研究基于氮肥施用条件冬小麦气体交换和高光谱田间试验,获取不同叶位叶片的最大净光合速率(Amax)、PSⅡ有效光化学量子产量(Fv′/Fm′)、光化学猝灭系数(qP)和高光谱反射率,并对原始高光谱进行倒数、对数和一阶微分变换。根据3种光合参数和4种光谱的相关性分析结果,筛选显著性水平优于0.01的波段作为输入变量,采用偏最小二乘(PLS)、支持向量机(SVM)、多元线性回归(MLR)和人工神经网络(ANN)等方法建立冬小麦叶片光合参量反演模型,以建模和验证的决定系数(R~2)和均方根误差(RMSE)为依据,对不同模型的模拟精度进行比较分析。【结果】(1)3种光合参数和4种光谱的相关性分析结果表明,原始、倒数和对数光谱对3种光合参数(Amax、Fv′/Fm′和qP)的敏感谱区均集中在400—750 nm波谱区间,一阶导数光谱对3个光合参数的敏感谱区为470—560、630—700和700—770 nm波谱区间。(2)Amax、Fv′/Fm′和qP的最优反演模型组合分别为基于倒数光谱的MLR模型、基于一阶导数光谱的MLR模型和基于原始光谱的MLR模型。模型的建模R2分别为0.75、0.65和0.65,验证R2分别为0.73、0.59和0.44,表明基于高光谱模拟Amax和Fv′/Fm′切实可行,模拟qP的有效性需要进一步验证。(3)不同变换的光谱表现能力不同,以PLS模拟Amax为例,光谱的表现能力顺序为原始光谱>倒数光谱>对数光谱>一阶导数光谱。(4)不同模型的估算能力也存在明显差异,以基于原始光谱的Amax模拟为例,不同模型的估算能力顺序为MLR>PLS>ANN>SVM。【结论】通过对比分析4种光谱和4种模拟方法对3种冬小麦光合参数的高光谱反演结果发现,Amax和Fv′/Fm′可以很好通过高光谱进行模拟,而高光谱对qP解释能力偏低,有待进一步研究。高光谱信息对冬小麦光合参量具有较强的敏感性,同时受光谱类型和模拟方法的影响,可以用来监测冬小麦光合能力的动态变化,为把握农作物生长状况提供依据。

研究了雷竹林的冠层特性和叶片的空间分布规律。结果表明 ,随着雷竹竹冠部位上升 ,分枝角度逐渐变小 ,而立竹密度变大 ,分枝角度略偏大 ;竹株不同留枝数量、胸径和林分不同立竹密度对叶量分布有较大影响 ,随着留枝盘数的增加 ,单株竹株的全叶重显著增加 ,在留枝盘数为 1 5～ 1 6档时 ,每株叶量最大 ;随胸径增大 ,全株叶重增大 ,在胸径为 3 7cm左右时叶量增幅最小 ,而后趋于平缓 ;立竹密度的增加 ,导致林冠叶量重心逐渐上移 ,立竹密度为 2 5 6～ 2 92× 1 0 4株·hm-2 ,林冠上层叶重比例达到 6 3 1 3%,林冠下层自然落叶现象明显。

【目的】寻找快速、无损地诊断冠层含水量的方法,对冬小麦长势监测、旱情评估及变量灌溉提供技术支持。【方法】基于田间变量灌溉试验,分析生育期、灌溉量对冬小麦冠层含水量的影响,解析冠层光谱对不同灌溉处理下冠层含水量的响应规律,以冠层等效水厚度(EWTc)为表征指标,基于连续小波变换(CWT)技术,构建冬小麦冠层等效水厚度光谱诊断模型,利用独立样本验证模型精度。【结果】冬小麦冠层等效水厚度在生育后期均随着灌溉量的增多而增加,并随着生育进程的推进而减少;冬小麦冠层光谱反射率随着生育进程的推进而降低,在近红外和中红外波段冠层光谱反射率均表现为1水>0.5水>0水;与原始冠层光谱反射率相比,经连续小波变换后的小波系数与冠层等效水厚度相关性在第1、2、3、5、6、7分解尺度均有不同程度的提高,提高幅度在8.40%—26.20%;以第6尺度2 400 nm、第2尺度1 596 nm和第7尺度2 397 nm构建的冠层等效水厚度光谱诊断模型稳定性和精度较好,验证样本决定系数R~2为0.5411,RMSE为0.0127 cm。【结论】冬小麦冠层含水量随着灌溉时间与灌溉量发生规律性变化,在水分敏感波段范围内呈现明显的光谱响应特征,连续小波变换技术可以有效提高冠层光谱特征参量与冠层等效水厚度的相关性,实现冬小麦冠层含水量光谱诊断,可以为冬小麦田间变量灌溉决策提供技术支持。

本文通过分析太白山不同植被带的蚁种组成及各蚁种在不同植被带的垂直分布 ,探讨了太白山蚂蚁种群分布与森林植被类型之间的关系 ;通过对不同小区间的相似性比较和区系组成比较 ,研究了太白山蚂蚁的垂直分布特点和高大的山体、多样的气候等对蚁科南北成分过渡渗透的影响作用。研究发现 ,太白山不同地带分布的蚂蚁种类与海拔高度、气候类型及植被类型密切相关 ,蚁种的多样性随海拔的升高、气温的降低和植被类型的减少而减少 ,且南坡的种类多于北坡 ;蚁种的组成在海拔相同的小区之间相似性较大 ,但随着海拔高度差异的加大和坡向不同 ,各小区间相似性显著降低 ;太白山是南北蚁科成分的交汇过渡地带 ,具有南北成分相互渗透和交错...