基于无人机多源影像数据的灌浆期人工合成小麦抗旱性评价

【目的】基于无人机多源影像及产量数据评价人工合成小麦种质的抗旱性,优选高通量抗旱性鉴定指标,发掘抗旱人工合成小麦种质资源,为加快拓展小麦抗旱遗传资源、提升旱地小麦育种水平提供技术支撑和种质材料。【方法】以80份人工合成小麦种质及对照小麦品种新春37为试验材料,在田间进行小区播种,设置干旱和灌溉2种水分处理;利用无人机搭载多光谱及热红外相机采集试验材料灌浆期多源影像进行拼接处理,通过阈值分割等方法提取各试验材料的光谱指数;利用相关性分析和主成分分析鉴选抗旱相关光谱指标,结合单指标及综合评价方法鉴定人工合成小麦种质的抗旱性。【结果】基于无人机多源影像数据提取了80份人工合成小麦种质的19种光谱指数。不同光谱指数抗旱系数与小区产量抗旱指数的相关性分析结果表明,OSAVI的抗旱系数与抗旱指数的关联度最高,NDVI、CIre和NDRE的抗旱系数与抗旱指数的关联度较高。部分光谱指数的抗旱系数间相关性较高,存在冗余信息,通过主成分分析,将19个光谱指数的抗旱系数转换为3个相互独立的综合指标,3个综合指标的贡献度分别为59.6%、12.0%和9.6%。利用加权隶属函数法聚合综合指标,通过公式计算获得各人工合成小麦种质的综合抗旱性度量值。基于抗旱指数鉴定出6份强抗旱人工合成小麦种质,基于综合抗旱性度量值鉴定出5份强抗旱种质,其中,SW004和SW009在2种方法的评价结果中均被评为强抗旱种质。基于OSAVI的抗旱系数对80份人工合成小麦种质进行抗旱性分级,分级结果与基于综合抗旱性度量值的分级结果基本一致。根据OSAVI的抗旱系数鉴定出的6份强抗旱种质中,有5份在基于综合抗旱性度量值分级中也被鉴定为强抗旱种质。【结论】基于无人机多源影像提取的光谱指数NDVI、OSAVI、CIre和NDRE,以及基于光谱指数的综合抗旱性度量值均可用于辅助鉴定小麦种质抗旱性。