基于无人机热红外遥感图像提取滴灌棉花冠层温度及精度评价

【目的】提高基于热红外遥感图像滴灌棉花冠层温度提取精度,为棉花水分状况精准监测提供技术支撑。【方法】以不同水分处理的苗期、蕾期棉花为研究对象,利用无人机获取试验小区热红外遥感图像,使用便携式手持测温仪测量田间辐射校正板及水桶中的水温,对热红外影像进行温度校正。采用Otsu算法、Canny边缘检测算法对热红外遥感图像进行掩膜处理剔除土壤背景,通过波段运算提取棉花冠层温度,绘制棉花冠层温度频率直方图并对其进行优化。利用便携式手持测温仪同步测量棉花冠层温度,与提取的冠层温度进行一致性分析,验证热红外遥感图像提取棉花冠层温度的精度。【结果】Canny边缘检测算法剔除土壤背景提取冠层图像准确率大于Otsu算法(91.90%>82.52%、92.76%>80.60%),剔除土壤背景效果最优。Otsu算法和Canny边缘检测算法剔除土壤背景后构建的冠层温度直方图均呈偏态分布,但Canny边缘检测算法剔除土壤背景后构建的冠层温度直方图形状比Otsu算法光滑,噪声少,并且Canny边缘检测算法2年冠层平均温度最低(29.95、30.54℃),与实测温度差值最小(2.78、3.43℃)。去除Canny边缘检测算法的温度直方图两端1%温度信息后,提取的冠层温度与实测温度相关性最高(2年试验r由0.88、0.93提高到了0.94、0.95),RMSE最低(2年RMSE由2.78、2.87℃下降到1.59、1.43℃)。【结论】Canny边缘检测算法提高了无人机热红外遥感图像棉花冠层温度提取精度,且温度直方图两端1%温度优化后有助于提高棉花冠层温度提取精度。

不同播种方式与密度对滴灌冬小麦干物质积累及光合特性的影响

为明确播种方式和密度对滴灌冬小麦干物质积累与光合特征的影响,采用两因素裂区试验设计,播种方式为主区,为条播(B1)、穴播(B2)和撒播(B3),播种量为副区,为315×10^(4)粒/hm^(2)(M1)、510×10^(4)粒/hm^(2)(M2)、705×10^(4)粒/hm^(2)(M3)和900×10^(4)粒/hm^(2)(M4),研究不同播种方式和播种密度下小麦各器官干物质积累特征、叶片光合特征及产量变化。结果表明:(1)随密度增加各器官干物质量呈下降趋势,籽粒干物质量下降最明显,M2、M3、M4比M1分别下降了5.9%、32.4%和65.9%;穴播的茎鞘和籽粒干物质量较条播、撒播增加0.8%和7.9%、4.3%和6.1%,总干物质量增加了5.5%和1.6%。(2)随密度增加,叶绿素相对含量(SPAD)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)呈下降趋势;穴播全期平均叶绿素相对含量(SPAD)最大,较条播、撒播增加2.1%和3.7%。各播种方式间净光合速率(Pn)表现为B2>B3>B1,蒸腾速率(Tr)表现为B2>B3>B1,气孔导度(Gs)表现为B3>B2>B1,胞间二氧化碳浓度(Ci)表现为B1>B3>B2。(3)M2的群体产量最高,较M1、M3和M4增产26.5%、12.9%和23.8%。单株产量随密度增加而减小;各播种方式群、个体产量为B2>B1>B3,穴播较条播和撒播分别增加6.5%、8.1%和3.5%、6.5%;群体产量以B2M3的最高达8329.5 kg/hm^(2),单株产量以B2M1和B3M1最大达1.31 g/株和1.30 g/株。综上,穴播配合适宜密度(M2)能促进个体生长质量和光合性能的提高,利于高产形成。

播种方式和施氮量对滴灌冬小麦群个体生长特征的影响

长期以来新疆麦区形成了以条播种植为主的"高密度、小株型"栽培模式。随着滴灌技术的应用,条播造成的群体分布不均匀加剧了群个体发展以及营养生长与生殖生长之间的矛盾,制约了小麦高产潜力的更好发挥。以邯郸5316为试验材料,采用裂区田间试验设计方法,主区为条播(B_(1))、穴播(B_(2))和撒播(B_(3))3种播种方式,副区为施氮量0(N_(0),不施氮)、138(N_(1))、207(N_(2))和276 kg/hm^(2)(N_(3))4个水平,研究了不同播种方式和施氮量对滴灌冬小麦株高以及群体总茎数、叶面积指数、冠层叶倾角和产量的影响。结果表明:播种方式对滴灌冬小麦群个体生长特征和产量均有重要影响,其中穴播效果最好,该播种方式下小麦中后期株高增速最快,群体总茎数在生育前期增长较平稳、春季拔节期达到最高后减少幅度较小,成熟期收获穗数最多、成穗率最大,群体LAI在孕穗期最高(达7.21)且后期下降较慢,小麦冠层平均叶倾角最小,产量最高且显著高于条播和撒播(分别较B1和B3处理平均增产10.66%和11.31%);随着施氮量的增加,小麦株高、群体总茎数、群体LAI和产量均呈先增加后降低的变化,冠层平均叶倾角呈先减小后增大的变化,其中N2处理效果最好,该施氮量下小麦平均株高、群体LAI、成穗数和成穗率最大,冠层平均叶倾角最小,平均产量最高。试验组合中,B_(2)N_(2)组合(穴播,施氮量207 kg/hm^(2))产量最高,群体质量最优,该处理下小麦株高83.94 cm,冬前总茎数1479.81万株/hm^(2),拔节期最高总茎数1847.18万株/hm^(2),成熟期收获穗数721.35万穗/hm^(2),成穗率39.05%,拔节期、孕穗期、灌浆期的群体LAI分别为3.66、7.99和4.32,产量达到9144.75 kg/hm^(2)且明显高于其他组合处理。研究结果可为生产上小麦群体指标调控提供借鉴。