基于无人机遥感影像的冬小麦氮素监测

精准氮素管理是一项提高作物氮肥利用效率的有效策略,利用无人机遥感技术精确估测小麦氮素状况是必要的。试验在山东省乐陵市科技小院实验基地进行,利用八旋翼无人机搭载Mini-MCA多光谱相机于2016年获取冬小麦4个关键生育时期(返青期、拔节期、孕穗期、扬花期)冠层多光谱数据,同步获取地上部植株样品并测定其生物量、吸氮量、氮营养指数,及成熟期籽粒产量,根据各关键生育期与全生育期分别构建植被指数与农学参数回归分析模型,评估基于无人机遥感影像的冬小麦氮素营养诊断潜力。结果表明:基于无人机遥感影像能够较好地估测冬小麦氮素指标(R2为0.45~0.96),决定系数随着生育期推移而逐渐增大。拔节期、孕穗期和扬花期估产效果接近且具有很好的估测能力,扬花期DATT幂函数模型对小麦氮营养指数的解释能力最强(R2=0.95)。因此,以多旋翼无人机为平台同步搭载多光谱相机对冬小麦有较好的氮素诊断潜力,可利用估测结果指导精准氮肥管理。

基于双波段作物长势分析仪的东北水稻长势监测

为了实现水稻精细栽培和变量管理的目的,利用独立开发的双波段作物长势分析仪,进行了水稻生长监测的试验与分析。传感器分别在610与1220nm处测量太阳光与作物冠层反射光的强度,进而计算光谱反射率。利用双波段作物长势分析仪于2008年在黑龙江省农垦总局建三江分局2处水稻试验田,在分蘖期与抽穗早期进行了氮肥胁迫试验,结果表明水稻叶片氮浓度及生物质干质量与RVI、NDVI都具有很高的相关性,但与NDVI的相关性比与RVI的更高。分蘖期的测量结果表明,NDVI与施肥量的相关性非常显著,R2大于0.94。但NDVI并不与施肥量成线性相关,过量的施氮量反而会引起NDVI值的降低。分蘖期、抽穗早期的NDVI值都与最终产量有着显著的相关,其中抽穗早期的NDVI与产量的决定系数(R2)达到了0.96。分析结果显示利用双波段作物长势分析仪监测水稻冠层,可达到控制投入和提高产量的目的,为水稻的精细栽培提供理论与技术支持。

不同水分和氮素处理对寒地水稻生育及产量的影响

为了探讨不同水分和氮素处理对寒地水稻生长发育及产量的影响,以水稻品种空育131、龙粳21为试验材料,于2010—2011年度在黑龙江建三江进行水分、氮素处理大田试验,水分为雨养、间歇灌溉、水层灌溉3个水平,氮素为不施氮、常规施氮(112—135 kg/hm2)、高氮(142—173 kg/hm2)3个水平。结果表明:与水层灌溉相比,雨养水稻生育期缩短1—5 d,生长指标明显降低,产量显著降低,间歇灌溉水稻生育期、生长指标与其相似,产量差异不显著。与常规施氮相比,不施氮生育期缩短2—5 d,高氮条件下延长2—4 d;施氮量增加,生长指标增大,产量显著增加;低氮条件下,水分不足的限制作用明显,高氮能一定程度弥补水分的限制,促进水稻生长。增加施氮量及灌溉水平可以显著地提高有效穗数、每穗粒数。在试验条件下,水氮互作效应不显著。间歇灌溉及高氮管理具有较好的增产效应及资源利用率,研究可为寒地水稻生产进行水氮科学管理、实现高产高效提供理论依据。

基于无人机遥感的冬小麦氮素营养诊断

无人机遥感具有实时、灵活、低成本等特点,在农作物长势监测及精准农业管理中应用广泛。为了实现冬小麦高产高效及氮肥的合理使用,利用无人机搭载Tetracam Mini-MCA 6多光谱相机,于2016年对山东省乐陵市的冬小麦试验田进行了遥感监测及氮素营养诊断分析,结果表明:(1)对无人机获取的遥感影像数据进行处理,经验证拼接后,影像的平均精度为99.3%;(2)植被指数对冬小麦地上部生物量(R2=0.94)和植株吸氮量(R2=0.91)均可以准确地估测,对植株氮质量分数的估测能力稍弱(R2=0.73);(3)通过氮充足指数NSI对植被指数进行归一化处理后,对氮营养指数NNI的估测能力都优于原始的植被指数(R2=0.85),使用NSI-MNDI进行氮营养诊断,氮素缺乏时NSI-MNDI小于1.006,氮素过量时,NSI-MNDI大于1.020,1.006~1.020时NSI-MNDI为适宜;(4)通过植被指数估测地上部生物量、植株氮质量分数再间接估测氮营养指数的方法精度最高,一致性检验结果为85%。

基于农户行为的耕地质量评价指标体系构建的理论与方法

从农户土地利用目标变化相关理论出发,依据在不同经济发展阶段下,农户土地利用目标的产量最大化、产量与利润最优化和利润最大化三个阶段的变化特征,创建了基于农户土地利用目标变化的"压力-状态-效应-响应"逻辑框架模型;并据不同经济发展阶段下的"压力-状态-效应-响应"的变化特征,构建了基于农户土地利用目标变化的耕地质量评价指标体系。这一评价指标体系的建立为我国在不同经济发展阶段下,从农户尺度上进行耕地质量保护提供政策依据。

基于无人机高光谱遥感的春玉米氮营养指数反演

为了利用高光谱技术准确探测作物氮素营养状况,以东北春玉米为研究对象,获取6个氮肥梯度的随机试验数据,并采用无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)搭载UHD185高光谱成像系统,获取关键生育期试验小区内春玉米冠层高光谱遥感影像,通过5种方法对提取的冠层高光谱信息进行预处理,并分别采用偏最小二乘回归、BP神经网络回归和随机森林回归3种算法,构建春玉米氮营养指数反演模型。结果表明:(1)各光谱预处理下,春玉米氮营养指数与冠层高光谱反射率在近红外波段范围内相关性较高;比较高光谱特征参数,春玉米氮营养指数与黄边内一阶微分光谱中的最大值相关性较高;(2)经MSC预处理后,以高光谱特征参数为变量构建的反演模型精度最高,预测集R^(2)的平均值为0.80;(3)随机森林算法结合MSC预处理反演玉米氮营养指数效果更好,精度更高,模型更稳定。通过对比不同方法建立的春玉米氮营养指数反演模型,提高了模型估测能力和验证精度,有利于模型估测能力的调控与优化,提升了反演模型的适用性,为春玉米精准氮营养诊断和精准氮肥管理提供了理论依据和技术支撑。

黑龙江垦区农户水稻管理现状与对策分析

利用七星农场2009年的农户调查,分析黑龙江垦区水稻单产增加缓慢、养分利用效率较低的原因,制定相应对策。结果表明:育秧过程中,农户存在的主要问题是播量过大,80%农户干籽播量超过115 g/盘;插秧密度过小,50%农户平米穴数不足26,难以获得足够的穗数,限制产量提高;化肥施用量变幅大,施肥过量与不足并存,氮肥施用量在48～209 kg/hm2,20%超过120 kg/hm2、20%不足80 kg/hm2;磷肥施用量在30～200 kg/hm2,80%超过40 kg/hm2;钾肥施用量在7～132kg/hm2,30%超过60 kg/hm2、30%不足40 kg/hm2。穗肥施用不合理,仅50%施穗肥。水分管理不合理,36%农户无晒田意识。提高水稻产量和养分利用效率的主要技术对策是调密保穗,氮素总量控制、分期调控,控水防衰。

寒地水稻钵育移栽技术研究

针对目前寒地水稻生产中存在的秧苗素质差、移栽植伤重、返青时间长、低位分蘖成活率低等问题,本文主要目的是系统评价不同钵育苗机械移栽技术在寒地水稻生产中的应用效果。本研究设置了大钵、小钵、纯钵和毯式四种育秧盘进行育秧,并采用相应的插秧机进行秧苗移栽,试验结果表明,大钵、纯钵处理具有明显的增产效果,与农户常规相比分别提高产量17.3%、19.8%;由于秧棚投入等的差异,大钵处理的经济效益明显优于纯钵处理,但均高于农户常规,与农户常规相比分别增加经济效益13.6%、9.3%;小钵处理与农户常规相比差别不大。由于目前该技术与当地的高速插秧机不配套,无法进行大面积的推广应用,有待进行进一步的调整和改进。

应用叶片荧光传感器Dualex 4估测寒地水稻叶片叶绿素浓度的研究初报

以寒地水稻空育131为代表,研究应用叶片荧光传感器Dualex 4估测水稻叶片叶绿素浓度的效果以及水稻不同生育时期及叶片不同部位对测定结果的影响。结果表明,Dualex 4估测叶绿素值与水稻叶片叶绿素浓度极显著线性相关(p<0.001)。不同生育时期叶片厚度的差异影响仪器的读数。在相同叶片叶绿素浓度条件下,生育后期Dualex 4估测叶绿素值比生育前期估测值大。另外,叶片下部因中脉的影响致使估测误差偏大,因此应选取水稻叶片中上部进行测试。