呼伦贝尔典型草原区植物生长旺季地上干物质量估算的地面光谱模型

为促进地面高光谱遥感在草地估产方面的应用,采用美国ASD公司生产的Fieldspec3光谱仪,于2009年7月下旬在呼伦贝尔典型草原区进行了高光谱遥感地面观测试验.运用单变量线性、非线性和逐步回归分析方法,建立植物生长旺季归一化植被指数(NDVI)与地上干物质量(ANPP)间的地面光谱模型.结果表明,基于判定系数(R2)判断,线性函数和指数函数拟合较理想,R2分别达到0.7295和0.7203.误差分析表明,标准误差(SE)最大的是对数函数,其SE为24.82gm2;最小的是幂函数,其SE为22.63gm2.平均误差系数(MEC)最大的是对数函数,其MEC为0.2497;指数函数最小,其MEC为0.1932.综合分析后,选用一元线性回归方程作为呼伦贝尔典型草原区的植物生长旺季最优地面光谱模型:ANPP=406.08NDVI-101.64,其R2为0.7295,SE为23.61gm2,MEC为0.2209,P<0.001.

基于高光谱植被指数的夏玉米地上干物质量估算模型研究

2011—2014年连续实施夏玉米长势监测定位实验,在5种不同施氮量、4种不同施磷量和2个夏玉米品种处理下,测定了大喇叭口期、吐丝期、灌浆期和成熟期夏玉米冠层高光谱反射率及对应的地上干物质积累量(Aboveground dry matter accumulation,ADMA)。选取了21个光谱植被指数,利用2011年和2013年综合数据进行线性函数、对数函数、二次函数和指数函数模型拟合。在每个生育时期,选择决定系数和F值最高的3个模型,并用2012年和2014年测定光谱数据与地上干物质量对拟合模型进行均方根差和相对误差的验证,选择均方根差和相对误差较小的拟合模型为最适模型。结果表明,在大喇叭口期、吐丝期、灌浆期和成熟期,夏玉米地上干物质量的最佳拟合光谱植被指数分别为GNDVI、PSSRc、NDVI4和DI。

葡萄地上干物质量确定研究

葡萄地上干物质量包括地上部枝条干物质量和地上部果实生长量,地上部果实生长量可通过实测产量得到,而地上部枝条干物质量则较难测得。本研究用模型模拟来获得葡萄枝条干物质量,通过使用Logistic修正模型、Richards模型、Hoerl模型、蒸汽压模型和高斯模型来模拟葡萄地上枝条干物质量累积过程,并利用实测资料对各模型模拟结果进行验证,优选出Logistic修正模型来描述葡萄地上枝条干物质量生长过程。在此基础上,以地上干物质生长量最大为目标,在不包含埋墩水的情况下,得到葡萄的适宜灌溉定额为430-490 m3·667m-2。

基于冠层反射光谱的玉米LAI和地上干物重估测研究

以cropscan多光谱辐射仪测定了玉米品种郑单958和浚单20的冠层光谱反射率,并对其相应的叶面积指数(LAI)和地上干物质量进行了同步测定。将由近红外波段和可见光红波段组成的不同的归一化植被指数(NDVI)和比值植被指数(RVI)分别与叶面积指数、地上干物质量进行回归分析,结果表明,NDVI与叶面积指数的相关性优于RVI与叶面积指数的相关性,且以NDVI(R950,R650)和叶面积指数的幂函数回归结果最优;RVI与地上干物质量的二项式回归效果显著,估算模型为:Y=-0.722 4(R800/R650)2+1.631 6(R800/R650)+271.49,R2=0.793 5。

涝渍胁迫对冬小麦生长因子变化的影响研究

通过田间试验,研究了水位调控下不同生育阶段涝渍胁迫对作物生长指标(茎蘖数、株高、冠层叶面积指数(CLAI)及地上干物质量)的影响。结果表明,返青分蘖期涝渍胁迫使小麦茎蘖数增多,拔节孕穗期和抽穗开花期涝渍胁迫则使小麦茎蘖数迅速下降,而乳熟期涝渍胁迫则对小麦茎蘖数影响不明显;返青分蘖期、拔节孕穗期及抽穗开花期控水对株高影响最为明显,应尽量避免在拔节孕穗期受涝渍胁迫;返青分蘖期、拔节孕穗期涝渍胁迫不利于叶片生长,导致冠层叶面积指数下降,抽穗开花期受渍胁迫导致小麦晚熟,冠层叶面积指数增大,乳熟期受涝胁迫加速了叶片的衰老,导冠层叶面积指数迅速下降;考虑到小麦地上干物质量的积累,应避免在返青分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期涝渍胁迫,且应以较大的地下水降落速度排出地下水。

滴灌毛管布置方式对极端干旱区葡萄地上生物量的影响

为了了解滴灌技术对葡萄生长及产量的影响,在吐哈盆地大田条件下以无核白葡萄为研究对象,以传统沟灌(CK)为对照,分别采用地表3管(T1)、地下3管(T2)、地表2管对称滴头流量(T3)和地表2管不对称滴头流量(T4)4种不同的滴灌毛管布置方式进行滴灌,对灌后土壤含水量分布、葡萄叶面积指数和地上干物质量进行对比分析。结果表明:T1、T2和T4处理的湿润体在葡萄根系主要分布区域均能产生交汇,其中,T2处理的土壤含水量分布均匀,在根系主要分布区域均达到田间持水量,湿润范围覆盖了整个根区,且地表含水率较低,能够降低土壤蒸发,最适用于极端干旱区葡萄灌溉;T3处理的土壤含水量分布不均匀,在根系主要分布区域不能产生交汇,导致该区域含水量低于田间持水量,并且湿润范围很难覆盖整个根区。由于滴灌毛管布置方式对根区水分分布的影响,对于叶面积指数和干物质量,T2最高,T1其次,T3最低。并用Logistic修正模型对叶面积指数、地上干物质量和有效积温的关系进行模拟,理论值和实测值无显著性差异,且滴灌毛管布置方式对生物量增长趋势的影响不显著。在此基础上,建立了该地区不同滴灌毛管布置的葡萄叶面积指数和地上干物质量增长模型,有助于通过气象资料来直接推测地上干物质量并及时掌握干物质量的累积情况,为田间管理提供参考。

生物炭对夏玉米形态指标、生理特性和产量性状的影响

通过大田试验,分析了生物炭施用量分别为0、2 500、5 000和7 500 kg/hm^2时对夏玉米创玉198形态指标、生理特性和产量性状的影响.结果表明:与对照相比,随着生物炭施用量的增加,夏玉米创玉198株高、茎粗、总根长、根体积、根干质量、单株地上部分干质量呈现持续上升的趋势,叶长、叶宽、叶面积指数、叶绿素相对含量均呈现先升高后降低的趋势;施用生物炭后创玉198最高产量达8 950.7 kg/hm^2,比对照增产16.49%,具体表现为穗长、穗行数、百粒质量、收获指数的提高.说明生物炭施用有利于夏玉米的根系生长、地上干物质积累、叶片持绿时间和籽粒产量的提高.

氮肥减量缓释对夏玉米农艺指标、产量性状及氮肥利用效率的影响

以普通氮肥为对照,研究了氮肥减量缓释对夏玉米驻玉216农艺指标、产量性状及氮肥利用效率的影响.结果表明:与同量普通氮肥(T2处理)相比,缓释氮肥减量10%、20%时株高增加1.22%~3.32%,穗位高增加6.67%~10.56%,茎粗增加10.27%~15.14%,基部茎节间长度增加4.55%~10.23%,地上总干物质量增加1.26%~7.66%,氮素营养总量提高6.89%~12.70%.氮肥减量缓释对玉米产量构成因素无明显影响,但提高了氮肥表观利用效率、氮肥农学效率;减量过度(30%,T6处理)会显著降低玉米地上干物质的积累和氮素营养含量.

呼伦贝尔草原生物量估算的光谱模型

采用美国ASD公司Fieldspec3光谱仪,在内蒙古呼伦贝尔草原区进行了高光谱遥感地面观测与地上干物质量测定,并获取与试验同期的Terra/MODIS遥感数据。运用回归分析方法,构建实测归一化植被指数(ASD NDVI)与地上干物质量(ANPP)之间的地面光谱模型,分析ASD NDVI与Modis NDVI相关关系,建立基于Modis NDVI预测地上干物质量的Modis光谱模型。研究表明:呼伦贝尔草原的区域最优地面光谱模型为指数函数(n=49,R2=0.7496,P<0.001),ASD NDVI与Modis NDVI为线性相关关系(n=49,R2=0.7939,P<0.001),所建立Modis光谱模型的标准误差SE=62g/m2,平均预测精度为68.86%,该模型为呼伦贝尔草原区区域产草量测定提供了新方法。