喀什地区复播玉米品种生态适应性研究

【目的】为南疆喀什地区＂一年多熟＂周年超吨粮、麦后复播玉米适宜品种筛选提供理论和技术支撑。【方法】对4个玉米品种新玉29号、浚单20号、京单28号、新玉35号,设置3个不同种植密度进行麦后种植,研究复播玉米生育进程、群体叶面积指数（LAI）、干物质积累与分配、植株形态及产量结构对密植的响应变化,揭示玉米生育期的光、温生态因子与产量及其结构的关系。【结果】随着种植密度增加,复播玉米生育期相应推后2~6 d,早熟品种前期发育快、吐丝早,叶面积指数高、干物质积累与转运多,有利于玉米籽粒正常成熟和高产形成。种植密度9.0×104~9.75×104株/hm2条件下,新玉35号和新玉29号均能发挥增密、增产的丰产潜力。复播玉米在拔节-成熟期间光辐射强度、日照时数和≥10℃有效积温与产量形成密切相关。【结论】新玉35号成熟期早,植株高度适宜。在密植条件下,叶面积指数增长快,干物质积累多,增产效益显著,可推荐作为麦后复播玉米的理想品种。同时,拔节-成熟期光照充足、日照时间长、有效积温高有利于产量提高。

棉花地上鲜生物量的高光谱估算模型研究

通过测试棉花6个生育时期350～2500 nm波段的冠层高光谱数据,采用连续统去除和波段深度归一化的分析方法,计算出棉花反射光谱550～750 nm波段深度参数（Dc）;同时,将冠层反射光谱数据与棉花鲜生物量进行逐步回归分析,确定了近红外波段763 nm及红光波段670 nm是棉花鲜生物量的2个敏感波段,并组成了高光谱归一化植被指数（NDVI）和比值植被指数（RVI）;基于Dc参数和NDVI、RVI植被指数,建立了棉花地上鲜生物量的5种单变量线性与非线性函数模型,分析表明,RVI的指数函数模型反演的棉花地上鲜生物量的估计值与实测值的相关系数最大（R=0.7289＊＊,RMSE=0.8776）;5种函数模型方程,经检验均达到1%的极显著水平,其中,以指数函数、幂函数和双曲线函数构建的棉花鲜生物量估算模型精度相对较高;该研究采用高光谱植被参数和指数,实时、无损、动态、定量提取了棉花地上鲜生物量,为分析、模拟、评价、预测棉花群体大小,设计理想棉花群体及棉花高光谱遥感估产提供了科学的依据.

高光谱数据与棉花叶绿素含量和叶绿素密度的相关分析

通过获取棉花不同品种、不同种植密度单叶和冠层关键生育时期的反射光谱,与其相应的单叶叶绿素含量(CHL.C,下同)和冠层叶绿素密度(CH.D,下同)进行多元统计的逐步相关分析。结果表明,棉花冠层CH.D在其反射光谱762nm波段处的相关系数达最大值(RCH.D=0.8134**,n=94);对于一阶微分光谱,单叶CHL.C和冠层CH.D的敏感波段均发生在750nm波段处,基于750nm波段的微分数值,建立了棉花CHL.C和CH.D线性相关模型(RCHL.C=0.7382**,RMSE=0.1831,n=66;RCH.D=0.9027**,RMSE=0.3078,n=94),为利用高光谱遥感技术精确提取反映棉花生长状况的叶绿素信息提供了依据。

棉花高光谱植被指数与LAI和地上鲜生物量的相关分析

通过测试棉花关键生育阶段350-2500nm波段的冠层高光谱数据,用近红外波段760-850nm及红光波段650-670nm的2个范围内的波段,组成了高光谱归一化植被指数（NDVI）及800和670nm2个波段组成修改型二次土壤调节植被指数（MSAVI2）,分别与棉花叶面积指数（LAI）和地上鲜生物量进行相关分析,结果表明,棉花NDVI和MSAVI2与LAI和地上鲜生物量两个参数均以幂指数相关关系为最佳（RNDVI-LAI=0.7346＊＊,RMSAVI2-LAI=0.7436＊＊,n=81;RNDVI-鲜生物量=0.7426＊＊,RMSAVI2-鲜生物量=0.7934＊＊,n=59）,MSAVI2与LAI和地上鲜生物量的相关性均高于NDVI与LAI和地上鲜生物量的相关性,说明MSAVI2较NDVI更好的消除土壤背景等对反射光谱造成的影响,较精确的提取反映棉花生长状况的叶面积指数和生物量信息。

基于高光谱数据的棉花冠层FPAR和LAI的估算研究

通过非成像高光谱仪和光量子传感器,获取了棉花2品种4水平种植密度冠层关键生育时期的反射光谱数据和光合有效辐射值;利用光谱多元统计分析技术与微分处理,分析表明,反射光谱813 nm(ρ813)和758 nm(ρ758)处分别是光合有效辐射截获量(FPAR)和叶面积指数(LAI)的敏感波段。用反射率ρ813和ρ758分别与FPAR和LAI建立的线性相关模型方程估测FPAR和LAI,经检验,它们的实测值与估测值之间均呈极显著的线性相关(rFPAR=0.7199**,rLAI=0.6430**,α=1%,n=70),模型方程的估算精度分别达96.5%、81.7%;而一阶微分光谱数据与FPAR在350~2500 nm波段范围相关不显著,与LAI的最大相关发生在734 nm波段处。基于一阶微分光谱ρ′734与棉花冠层LAI线性相关的模型方程,估测LAI,实测值与估测值之间呈极显著的线性相关(rLAI=0.6947**,α=1%,n=70),估算精度为82.4%,与反射光谱758 nm估测LAI的精度接近。结果表明,棉花冠层光谱数据可以对光合有效辐射截获量FPAR和LAI进行实时、无损、动态、定量的估算。

基于红外热图像的棉花冠层水分胁迫指数与光合特性的关系

利用Fluke红外热像仪获取两个棉花品种4水平水分处理5个关键生育时期冠层的红外热图像;并在红外热图像测试的样本区内,分别测试棉花叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和叶面积指数(LAI)。应用图像处理技术,提取棉花冠层受光叶片温度,并将人工参考湿表面(WARS)的温度运用到Jones定义的作物水分胁迫指数CWSI的经验公式中,计算CWSI;分析棉花冠层CWSI和光合参数的生育期变化,表明棉花冠层CWSI升高,Pn、Gs和LAI相应降低;不同水分处理条件下,生育期CWSI平均值分别与Pn、Gs和LAI平均值呈极显著的负相关关系(rCWSI-Pn=-0.9182**,rCWSI-Gs=-0.8819**,rCWSI-LAI=-0.8661**,n=16),CWSI与Pn、Gs和LAI可同步反映棉花冠层水分胁迫的状况。研究结果表明,先进的红外热图像技术,提供了一种获得作物冠层表面温度的高分辨率空间信息的手段,能够消除背景干扰因素的影响,更精确的计算棉花冠层CWSI,可快速、有效、准确地监测棉花冠层的水分状况。

基于红外热图像的棉花花铃期水分胁迫指数与光合参数的关系

【目的】分析棉花冠层水分胁迫指数(CWSI)与光合参数的相关关系,建立CWSI与光合参数的相关模型,为CWSI用于定量监测新疆棉花冠层水分胁迫状况的研究提供依据。【方法】在棉花生长的花铃期,利用Fluke热像仪获取2个棉花品种4水平水分处理冠层的红外热图像,运用图像处理技术,提取棉花冠层受光叶片的温度,并将湿人工参考表面(WARS)的温度运用到Jones定义的作物水分胁迫指数(CWSI)的经验公式中,计算CWSI;同时,采用LI-6400便携式光合仪测得棉花叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr),并探索棉花水分胁迫指数与其光合参数的定量关系。【结果】水分胁迫下CWSI值升高,而Pn、Gs和Tr值相应降低。花铃期的4个关键生育时期CWSI分别与Pn、Gs和Tr呈极显著的线性负相关关系,CWSI与Pn、Gs和Tr的平均相关系数分别为rCWSI-Pn=-0.882 3**、rCWSI-Gs=-0.907 3**和rCWSI-Tr=-0.935 6**。【结论】棉花水分胁迫指数CWSI与光合参数Pn、Gs和Tr同步反映棉花冠层的水分状况。

基于红外热图像的棉花花铃期CWSI与光合参数关系的研究

在新疆生态气候条件下，采用膜下滴灌植棉技术，利用Fluke红外热像仪获取新陆早13号和新陆早33号两棉花品种在1050m3／hm2，2100m3／hm2，4200m3／hm2，5300m3／hm24水平水分处理条件下花铃期冠层红外热图像；应用图像处理技术，提取棉花冠层受光叶片温度，将人工参考湿表面（WARS）的温度运用到Jones（1992）定义的水分胁迫指数（CWSI）的经验公式中，计算CWSI；同时，用LI一6400便携式光合仪测得相应叶片净光合速率（Ph）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr），研究花铃期棉花冠层不同程度水分CWSI与尸n、岱和n的相关性。结果表明，水分胁迫下随砌、岛和开的降低，CWSI升高，CWSI的临界值应在0．37—0．40。水分胁迫与非水分胁迫间，棉花冠层CWSI存在显著性的差异（а=0．05），水分胁迫下CWSI值较高；花铃期CWSl分别与砌、白和n显著负相关（RGcws1-Pn=一0．8533＊＊，Rcws1一Gs=一0．7771＊＊，Rcws1，一Tr=一0．8063＊＊），花铃期CWSI与Pn、岱和乃可同步反映棉花冠层的水分状况。