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[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
张文旭 祝丹凤 崔静 宋江辉 史晓艳 王金刚 杨明凤 王海江
为探究棉花冠层无人机热红外影像对根域土壤水分含量反演规律，以棉花花铃期土壤水分为研究对象，利用小区水分胁迫控制试验和模型模拟的方法，获取棉花花铃期在不同干旱胁迫天数下（灌水后第2、10和32天）的叶片含水量、根域各土层（0～10、10～20、20～30、30～40、40～50cm）土壤相对含水量（Relativesoil water content,RSWC），同步获取无人机热红外影像数据，通过将棉花冠层温度与叶片、大气温度结合构建差值温度指数（Difference temperature index,DTI），比值温度指数（Ratio temperature index,RTI）和归一化差值温度指数（Normalized difference temperature index,NDTI），选择与RSWC相关性在0.6以上的指标（冠层温度、冠-高温差、冠-均温差、DTI2、DTI3、NDTI2、NDTI3）构建不同土层水分含量估测模型，并进行验证。结果表明：1）随干旱胁迫天数的增加，棉花叶片含水量呈先升高后降低的趋势，土壤相对含水量随干旱胁迫天数的增加逐渐降低；2）冠层温度协同叶片、大气温度构建的温度指数估测根域土壤水分含量精度要优于单一使用冠层温度，具体表现为NDTI3>DTI3>DTI2>NDTI2>冠-均温差>冠-高温差>冠层温度；3）多元线性回归模型对棉花根域土壤含水量具有较高的估测精度，其中干旱胁迫第2天对10～20 cm根域土层的估测精度最高，R2为0.600,RMSE为0.388；第10天对20～30 cm根域土层的估测精度最高，R2为0.721,RMSE为0.267；第32天对30～40 cm根域土层的估测精度最高，R~2为0.918,RMSE为0.068。因此，利用无人机热成像仪获取棉花冠层温度并结合叶片及大气温度，可对作物根域土壤水分含量进行拟合估测，对发展节水灌溉等土壤水分调控与管理技术具有现实意义。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
张文旭 佟炫梦 周天航 杨振康 孙嘉祺 王金刚 崔静 王海江
为提高棉花叶片各生育时期氮素估测模型的准确性和普适性,以2019年不同施氮水平(0,75,150,300kg·hm~(-2))的棉花叶片为研究对象,利用高光谱成像仪获取棉花叶片苗期、蕾期、初花期、盛花期和结铃期光谱反射特征,对原始光谱进行卷积平滑(SG)处理,并在此基础上进行多元散射校正(SG-MSC)、标准正交变换和去趋势算法联合应用(SG-SNV-Detrending)、区域归一化(Area-normalize)、倒数二阶微分(1/SG)"和对数二阶微分[lg(SG)]"5种预处理,基于连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)选取原始光谱和不同预处理的氮素特征波段,构建偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)和主成分回归(principal components regression,PCR)氮素估测模型,并对模型进行年际间的精度检验。结果表明:基于SPA筛选的氮素含量特征波段减少共线性和冗余信息,原始光谱反射特征经不同预处理,相关性均得到提高,5种预处理以(1/SG)"变换最优,最大相关系数出现在1114nm处,为0.522;基于PLSR和PCR构建的氮素特征波段估测模型精度均高于全波段估测模型,且PLSR方法对棉花叶片氮素含量的估算精度优于PCR方法。棉花不同生育时期光谱氮素估测精度存在差异,盛花期的(1/SG)"光谱变换的精度最高,R_p~2为0.967,RMSE_p为1.222,RPD为4.590,全生育期为SG-MSC光谱变换估算精度最高,R_p~2为0.895,RMSE_p为2.148,RPD为4.344。利用2020年棉花样本数据验证模型精度,其中盛花期的模型精度和稳定性最好,R~2高达0.783,RMSE为0.035,苗期的模型精度最低,R~2仅为0.541,RMSE为0.057。因此,对地物原始光谱反射率进行数据变换和提取特征波段是提高棉花叶片氮素含量估测模型精度的有效方式。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
汪贵斌 曹福亮
应用温室盆栽试验方法,采用完全随机试验设计,研究了土壤水分含量对1年生落羽杉实生苗的营养吸收及分配的影响。试验共有5种处理,即W1(淹水,水深为土壤表面以上5cm)、W2(渍水,水面与土面保持水平)、W3、W4、W5(土壤含水量分别为土壤田间持水量的75%、50%和25%),处理时间为130d。研究结果表明:(1)随着土壤水分含量的减少,落羽杉根、茎和叶中全N质量浓度均逐渐升高,根、茎、叶中全P质量浓度则又先升高后下降的趋势,以W3水分处理最高,根、茎和叶中全Ca、全K、全Na、全Mg、全Fe质量浓度则有不同的变化趋势;(2)所有处理根、茎、叶中全Fe、全N、全P、全Mg、全Na、全Ca、全K...
关键词：
土壤水分含量 落羽杉 营养吸收及分配
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
王树林 祁虹 王燕 张谦 冯国艺 林永增 梁青龙 雷晓鹏
为探明土壤耕层重构与灌水对棉花生育性状及产量的影响,采用随机区组设计,于2015和2016年在河北省农林科学院棉花研究所威县试验站设置5个处理,分别是CK(旋耕),常量底墒水(675m3/hm2);T1,旋耕,高量底墒水(1 200m3/hm2);T2,土壤耕层重构,高量底墒水;T3,土壤耕层重构,高量底墒水,花铃期超量灌水(1 800m3/hm2)模拟涝灾;T4,土壤耕层重构,高量底墒水,中后期不灌水;2016年降雨量偏大,各处理只灌底墒水。调查测定不同生育时期不同耕层土壤水分含量、棉花生育性状和产量性
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
蒋薇 严定春 李栋 孙伟超 薛博文 程涛 李军营 汤亮
[目的]土壤背景在无人机遥感监测中存在干扰作用，但目前还未有针对烟草长势和品质无人机高光谱监测进行去土壤效应的研究。[方法]本研究通过实施2个品种、4个施氮水平互作处理的烤烟田间试验，利用无人机平台搭载的高光谱相机获取大田关键生育期的烤烟冠层反射光谱数据，分别使用土壤植被组分光谱分解(3SV)算法与植被指数阈值法去除土壤效应后的各小区平均光谱，利用植被指数优化算法进行全生育期烤烟叶面积指数和烟碱含量的高光谱监测模型构建。[结果]在使用3SV算法后，波段组合与烟叶烟碱相关关系较高的区域分布在λ1：450～500 nm和λ2：580～660 nm组合以及λ1：630～670 nm和λ2：680～700 nm；波段组合与叶面积指数相关关系较高的区域分布于λ1：730～770 nm和λ2：750～800 nm组合以及λ1：510～600 nm和λ2：680～700 nm。基于3SV算法的烟叶烟碱含量与叶面积指数监测模型验证精度均较植被指数阈值算法处理后有不同程度的提升，‘云烟87’烟碱的模型验证决定系数R~(2)从0.64提升到0.88，RMSE从0.71 %降低至0.29 %，效果最为明显。利用3SV算法与波段优化算法，筛选出与‘云烟87’叶面积指数关系最佳的指数为NDLI_(515，691)，与‘K326’品种叶面积指数关系最佳的指数为NDLI_(764，799)；与‘云烟87’烟碱含量关系最佳的指数为NDNI_(450，658)，与‘K326’品种烟碱含量关系最佳的指数为NDNI_(456，654)，并建立了无人机平台适用于监测整个大田生育时期的通用叶面积指数与烟碱的模型。[结论]通过比较不同去除土壤背景算法，3SV算法提升了烟草叶面积指数与烟碱监测模型的精度，为无人机高光谱大面积监测烟草长势与品质提供了技术支持。
[期刊] 自然资源学报
[作者]
张娟娟 田永超 姚霞 曹卫星 马新明 朱艳
基于高光谱(350~2 500 nm)数据,研究了我国中、东部地区5种主要类型土壤全氮含量与高光谱反射率之间的定量关系,构建了基于偏最小二乘法(PLS)、BP神经网络(BPNN)和特征光谱指数的土壤全氮含量估算模型。结果表明,以500~900 nm、1 350~1 490 nm区域波段反射率经Norris滤波平滑后的一阶导数光谱为基础,构建的基于PLS和BPNN的土壤全氮含量估算模型精度较高,建模决定系数分别为0.81和0.98;独立观测资料检验结果显示,模型预测决定系数分别为0.81和0.93,均方根误差RMSE为0.219 g.kg-1和0.149 g.kg-1,相对分析误差RPD为2.2...
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
赵宏光 夏鹏国 韦美膛 刘峰华 张晨 梁宗锁
【目的】研究土壤水分含量对三七(Panax notoginseng)单株根干质量、有效成分含量及根腐病发病率的影响,探讨提高三七产量与质量的适宜土壤水分含量。【方法】以3年生三七植株为材料,人工控制土壤水分含量分别为田间最大持水量(w)的45%,60%,70%和85%,在盆栽条件下,利用称量、高效液相色谱(HPLC)和调查的方法,分析不同土壤水分含量对三七单株根干质量、有效成分积累及根腐病发病率的影响;通过对三七单株根干质量、有效成分积累及根腐病发病率与土壤水分含量的关系进行回归拟合,估算适宜三七生长的土壤水分含量。【结果】随着土壤水分含量的升高,三七单株根干质量呈现出先升高后降低的趋势,三七...
[期刊] 中国农业科学
[作者]
杨梅花 赵小敏
【目的】变量选择是可见光-近红外光谱研究至关重要的步骤,通过分析可见光-近红外光谱不同特征的选择方法筛选出土壤全氮敏感波段,建立基于敏感波段的土壤全氮最佳预测模型,为土壤全氮的快速定量估算提供重要的理论指导依据。【方法】在红壤典型地区江西省吉安县采集代表性土壤样品120个,对可见光-近红外光谱采用主成分分析(PCA)、无信息变量消除(UVE)和无信息变量消除后结合连续投影(UVE-SPA)3种变量特征选择方法,建立基于不同变量选择的偏最小二乘回归(PLSR)模型、最小二乘-支持向量机(LS-SVM)、反向传播神经网络(BPNN)和遗传算法优化的反向传播神经网络(GA-BPNN)模型,从模型对预...
[期刊] 南京农业大学学报
[作者]
闫春雨 黎文华 兰玉彬 胡传旭 鲁力群 赵静
[目的]本研究旨在解决人工监测棉花脱叶催熟效果耗时、费力等问题。[方法]利用四旋翼无人机获取喷施棉花脱叶剂前后4次多光谱图像，采用Pix4Dmapper软件拼接无人机图像，计算SAVI、RVI、DVI和NDVI四种植被指数，利用最大熵阈值法和植被指数阈值法提取棉叶覆盖信息。利用支持向量机对喷施脱叶剂的棉花进行监督分类，对4次采集的多光谱图像总体分类精度均大于97%，Kappa系数均大于0.95，因此将支持向量机分类结果作为真值，对最大熵阈值法和基于植被指数阈值法提取的棉花脱叶信息进行验证。将最佳提取方法用于建立棉花脱叶效果监测模型，代替人工监测棉花脱叶效果。根据最佳脱叶效果监测模型制作第二次脱叶剂施药处方图，指导第2次脱叶剂的变量喷施。[结果]结果表明，在整个棉花脱叶过程中，基于SAVI_(840)植被指数阈值法监测棉花脱叶效果优于基于RVI_(940)最大熵阈值法，前者为最优监测棉花脱叶效果的模型，将最优监测模型提取的结果与田间调查棉叶数拟合，对数模型的R~(2)最高，为0.96，说明无人机遥感监测棉花脱叶效果可行；根据最优监测模型提取棉叶信息制作变量喷施处方图进行施药并验证，结果表明施药效果较好，与常规定量施药相比，可节约农药7.39%，最高节药率达14.61%。[结论]无人机遥感监测技术可以代替人工大面积、快速和准确地监测棉花脱叶效果，利用本文得出的遥感监测结果生成的变量施药处方图进行变量喷施，可实现减药增效。
[期刊] 中南林业科技大学学报
[作者]
李祥 吴金卓 林文树
【目的】森林生物量的精确测定,对于全球气候变化和碳循环研究具有重要的意义。【方法】以东北林业大学城市林业示范基地为研究区域,首先利用无人机平台获取整个研究区域的高分辨率无人机影像;然后在研究区域四种人工林样地中分别选取20 m×20 m的4块建模样方和4块测试样方,通过每木检尺法实测建模样方内林木的树高和胸径数据,建立H-DBH(树高-胸径)估算模型,并结合已有的DBH-SB(胸径-树干生物量)模型得到测试样方的森林生物量数据;在处理后的数字冠层高度模型(DCHM)基础上利用局部最大值法提取树高与树冠中心点位置,建立一种结合无人机影像提取树高与H-SB(树高-树干生物量)经验模型的森林生物量制图方法。【结果】不同样方的H-DBH模型R2均大于0.70,测试样方的总地上生物量平均值为6 915.85 kg,总的估测精度为87%。通过ArcGIS软件结合本研究提出的方法快速得到了整个研究区域的地上生物量分布图,估测总地上生物量为4 396.18 t。【结论】研究结果可为快速准确的进行森林生物量的估测提供基础数据和技术参考。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
许童羽 方健羽 郭忠辉 白驹驰 金忠煜 于丰华
土壤氮元素是土壤肥力的一个重要指标，掌握土壤氮元素含量的变化是观测农作物的发育状况及时空变化规律等的基础。利用高光谱对土壤氮元素进行反演，可为精准农业地表土壤元素快速测定提供参考。为实现对土壤中氮元素含量的快速测定，以沈阳农业大学海城试验田为例，对土壤原始反射率进行了一阶导数变换，运用等距特征映射算法（isometric feature mapping,lsomap）、竞争性自适应重加权采样法（competitive adapative reweighted sampling, CARS）对一阶导数光谱数据进行降维并提取出相关特征。运用BP神经网络（back propagation neural network,BPNN）、GA优化（GA-BPNN）以及经过NSGA-Ⅲ优化后的BP神经网络（NSGA-Ⅲ-BPNN）3种分析方法建立土壤全氮的高光谱反演模型，并利用决定系数（R~2）和均方根误差（root mean square error,RMSE）对反演模型进行评价。结果表明：经过ISOMAP进行的降维相对于CARS能有效的对特征进行提取。优化后的神经网络模型建立的土壤养分含量预测模型优于未优化的神经网络，能极好地预测土壤中的氮元素含量。基于Isomap降维后的NSGA-Ⅲ-BPNN的模型的反演模型预测效果最好，最终预测土壤全氮含量训练集为R~2=0.842、RMSE=0.077，测试集R~2=0.826、RMSE=0.089。反演精度高于GA-BPNN和BPNN的模型反演精度，与其他模型组合相比，该组合可以为土壤氮元素含量的反演研究提出一种新的方法。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
张香凝 孙向阳 王保平 乔杰 崔令军 黄瑜
为了进一步了解Larrea tridentata对干旱胁迫的响应和适应能力,对其经营管理、栽培措施及水分的高效利用提供理论依据,该文在不同土壤水分含量下,使用L-i-6400便携式光合作用测定系统对叶片的光合作用、蒸腾、气孔导度等生理指标进行测定,并测定光响应曲线。结果表明:在供水良好的情况下,L.tridentata的净光合速率与蒸腾速率日变化都呈双峰曲线,有明显的"午休"现象,随着干旱胁迫的加重都变成单峰曲线,日平均值明显降低,特别是蒸腾降到极低水平,反映出苗木具有很强的减少水分损失的能力;随着土壤干旱胁迫的加重,光合作用的变化以气孔调节为主,说明L.tridentata以气孔调节适应干旱...
[期刊] 西南农业学报
[作者]
裴芸 张保才 别之龙
以2个散叶生菜品种(弘农和绿领)为材料,研究了不同田间持水量处理(85%~100%、70%~85%、55%~70%、40%~55%)对生菜生长和光合特性的影响。结果表明,田间持水量为85%~100%处理条件下生菜全株鲜重、叶片含水率、叶面积、叶片数均最高。对光合指标和叶绿素荧光参数分析表明,随着土壤水分含量的降低,两个品种生菜叶片Evap、GS、Pn、Ci、Fv/Fm、ΦPSⅡ、q P均逐渐降低,q N则随着土壤水分含量的降低而升高。
关键词：
生菜 生长 光合 叶绿素荧光
[期刊] 林业科学
[作者]
李昌晓 叶兵 耿养会 Schneider Rebcca
研究落羽杉与池杉幼苗对常规水分处理(C)、轻度干旱(MD)、土壤潮湿(WS)以及水淹(FL)等不同水分处理的生理响应特性。与对照组相比,2树种幼苗在轻度干旱与水淹处理条件下叶片自由水含量显著提高,而束缚水含量则显著降低。2树种幼苗在潮湿处理组的叶片自由水与束缚水含量均未出现低于对照组的现象。轻度干旱、土壤潮湿与水淹处理均未导致2树种叶片电导率与丙二醛含量的显著变化(池杉水淹条件下叶片的丙二醛含量变化例外)。水淹处理能显著增加2树种幼苗叶片的可溶性糖含量,同时降低其脯氨酸含量。轻度干旱与潮湿处理能显著增加落羽杉而降低池杉幼苗叶片的脯氨酸含量。尽管同属的2树种幼苗表现出较多相似的响应特征,二者对不...
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