卫星遥感监测江苏省小麦籽粒产量和品质初步探索

摘要

遥感是实现农田作物快速、无损监测的重要手段，利用遥感技术在小麦生长的中后期对籽粒产量及其蛋白质含量进行预测对于指导小麦后期氮素调控、实现分类收获和按质收购具有重要意义。氮素营养是遥感监测的基础，前人以施肥处理为基础研究了氮素对小麦品质、产量的影响，并采用近地光谱特征参数分析了其与小麦籽粒产量与品质的关系。本试验采用卫星遥感方法，于2006-2008年度选择江苏省9个县进行卫星遥感图像获取，并在江苏省作物遗传重点实验室进行小麦植株形态与生理参数分析，探索江苏主要小麦产区卫星遥感参数、小麦形态参数与籽粒品质与产量的相关特征，为作物籽粒品质遥感监测提供理论与实践依据。本研究主要结论如下： 1.2006-2008年3年度监测区域小麦籽粒产量总体比较平稳，年度间略有波动，样点籽粒品质总体水平一致j对照强、弱筋小麦国家品质标准仍存在品质差距，南部弱筋小麦存在湿面筋超标的问题，而北部强筋小麦蛋白质含量不达标。 2.开花期遥感参数与开花期生理性状参数相关性较好，其中以与SPAD值、叶片氮素积累量、植株氮素积累量的相关性最高；与成熟期籽粒产量呈极显著正相关，与籽粒品质相关性密切，能够预测小麦籽粒产量与品质，可以作为卫星遥感监测的地面验证参数应用。 3.叶片SPAD值与小麦籽粒蛋白质含量的相关性达显著水平，叶片氮素积累量、植株氮素积累量、干物质积累量、LAI与籽粒蛋白质积累量呈极显著正相关，且受土壤基础地力的影响较小。 4.开花期植株氮素积累量与籽粒蛋白质积累量的相关性高于孕穗期，并达到极显著相关，花后氮素积累量与籽粒粗蛋白产量、粗蛋白含量均呈极显著相关。 5.卫星遥感参数中Band4波段(波长范围为0.76-0.90μm)、归一化植被指数(NDVI)、土壤调整植被指数(SAVI)、调整土壤亮度的植被指数(OSAVI)、冠层结构不敏感植被指数(SIPI)、调整的归一化差异水体指数(NDWI2)、绿色归一化植被指数(GNDVI)这几个参数与籽粒品质、产量都具有良好的相关性，主成分分析表明：B4、NDVI、OSAVI、SAVI、SIPI、NDWI2、GNDVI在第一主成份因子PRIN1上的载荷较大。B4、NDVI、OSAVI、SAVI、SIPI、NDWI2、GNDVI可作为遥感监测的特征参数。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1作物遥感监测的发展历程

1.2作物遥感监测的基本原理

1.3作物遥感监测光谱段的确定

1.4作物遥感监测的主要研究进展

1.4.1作物叶绿素含量的监测

1.4.2叶片含氮量的监测

1.4.3叶面积指数的监测

1.4.4作物产量遥感预测

1.4.5作物品质遥感预测

1.5当前农业遥感监测存在的一些问题

1.6本研究的目的与意义

2材料与方法

2.1监测样点选择与取样

2.2卫星遥感影像获取

2.3基础数据的调查与收集

2.4测定内容与方法

2.4.1小麦地上部分生物量

2.4.2叶绿素含量

2.4.3植株氮素含量

2.4.4籽粒产量与产量结构

2.4.5籽粒品质测定

2.5数据分析方法

2.5.1遥感参数的计算

2.5.2数据分析

3结果与分析

3.1小麦籽粒产量、品质性状与形态生理参数分布特征

3.1.1籽粒产量

3.1.2籽粒品质

3.1.3不同生育期小麦叶片SPAD值、绿叶含氮率

3.1.4不同生育期叶面积指数、绿叶氮素积累量

3.2小麦植株性状各参数的相关性分析

3.2.1孕穗期与开花期各性状参数间相关性简单分析

3.2.2叶片SPAD值与叶片舍氮率、植株含氮率、叶片氮素积累量、植株氮素积累量的关系

3.3植株性状参数与籽粒产量和品质的关系

3.3.1孕穗期和开花期各植株性状参数与籽粒产量、粗蛋白含量及产量、淀粉含量及产量的关系

3.3.2孕穗期、开花期叶片SPAD值与籽粒产量、粗蛋白含量的相关性

3.3.3 LAI与产量、干物质积累量的关系

3.3.4小麦植株氮素积累量与籽粒产量、粗蛋白含量及淀粉含量之间的关系

3.3.5花后氮素积累量与子粒产量、粗蛋白含量、粗蛋白产量、花后干物质积累量的关系

3.3.6籽粒产量、粗蛋白产量、粗蛋白含量开花期农学参数预测模型的建立

3.4卫星遥感参数变化特征及其与小麦生理性状、籽粒产量、籽粒品质的关系

3.4.1卫星遥感参数与小麦生理性状的关系

3.4.2遥感参数与籽粒产量和品质之间的关系

3.5籽粒粗蛋白含量、籽粒产量卫星遥感监测模型的建立

3.5.1籽粒粗蛋白含量监测模型

3.5.2籽粒产量监测模型

4讨论与结论

4.1南方麦区小麦产量与品质卫星遥感监测的参数选择

4.2南方麦区小麦产量与品质遥感监测的形态与营养机制

4.3提高江苏小麦卫星遥感监测籽粒产量和品质精度的影响因子探讨

4.3.1经纬度

4.3.2气象因子

4.3.3栽培因子

参考文献

致谢