遥感植被指数和CASA模型估算山东省冬小麦单产

摘要

准确估算区域尺度冬小麦单产对明确区域农业生产现状与保证国家粮食安全有重要意义.光能利用率模型是作物单产估算的常用模型之一,模型中最大光能利用率(ξmax)是准确估算作物单产的关键参数,作物的ξmax是否随时间发生变化需要深入探讨.首先使用Savitzky-Golay(S-G)对中分辨率成像光谱仪(M O-DIS)时序植被指数数据进行滤波,采用差分法结合光谱突变法提取了山东省2000年—2015年冬小麦种植面积,并使用市级尺度年鉴统计面积对提取面积进行验证,然后使用固定ξmax和变化ξmax分别驱动光能利用率模型(CASA),结合作物收获指数与冬小麦种植面积获取山东省2000年—2016年冬小麦单产时空分布特征,探讨最大光能利用率对作物单产模拟的影响.结果表明,滤波后的时序植被指数数据能够反映冬小麦生长的光谱特征,差分法与光谱突变法结合提取冬小麦面积具有较好的普适性,提取的多年冬小麦种植面积与年鉴统计冬小麦播种面积之间的决定系数(R2)达0.71;变化ξmax情景下模拟的多年冬小麦单产与统计单产之间的决定系数更高,说明冬小麦ξmax是随时间变化的,可能与冬小麦品种更替有关.基于统计与模拟的结果均显示山东省冬小麦单产在2000年—2016年间呈现增加趋势,两者表现出来的增加速率分别为93.12和149.79 kg·hm-2·a-1.在空间上,山东省冬小麦单产呈现西部高于东部的分布特征.