基于光空間分布的棉花長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、掌握并發(fā)展能夠快速、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)技術(shù)，是及時(shí)采取合理的田間管理措施構(gòu)建合理的群體結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)化的長(zhǎng)勢(shì)，最終獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效的重要前提。作物冠層的光合有效輻射(Photosynthetically active radiation，PAR)與產(chǎn)量形成高度相關(guān)，同時(shí)PAR在作物冠層的空間分布情況直接影響了作物長(zhǎng)勢(shì)在不同時(shí)期的動(dòng)態(tài)變化征。開(kāi)展基于光空間分布的長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，對(duì)實(shí)現(xiàn)快速監(jiān)測(cè)棉花長(zhǎng)勢(shì)，提升棉花生產(chǎn)輕簡(jiǎn)化栽培和機(jī)械化管理具有重

2、要的現(xiàn)實(shí)意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。因此，本研究于2014-2015年在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所東場(chǎng)試驗(yàn)基地(36°06′N and114°21′ E)以轉(zhuǎn)Bt基因常規(guī)抗蟲棉魯棉研28(SCRC28)為材料，設(shè)6個(gè)密度處理(15000、33000、51000、69000、87000、105000 plants/hm2)3個(gè)重復(fù)，以空間統(tǒng)計(jì)學(xué)方法為基礎(chǔ)通過(guò)網(wǎng)格法取樣和空間插值方法，分析了棉花冠層PAR截獲率(Interception rate of

3、PAR, Ir)的空間分布，及其與棉花生長(zhǎng)發(fā)育的相關(guān)性，最終又探索了利用數(shù)字圖像快速獲取冠層Ir的方法。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)不同密度棉花冠層Ir在成鈴初期、成鈴中期和吐絮期的半變異函數(shù)表明，Ir具有良好的空間結(jié)構(gòu)性和空間自相關(guān)性，隨著生育進(jìn)程的持續(xù)同一密度處理棉花冠層Ir的自相關(guān)范圍幾乎都增大。進(jìn)一步分析三個(gè)生育期不同密度棉花冠層Ir在不同點(diǎn)、面、區(qū)域的分布結(jié)果表明，垂直方向上Ir隨著高度的增加而呈下降趨勢(shì);水平方向上，

4、在生育前期和后期越靠近行間Ir越小，越靠近棉株Ir越大。而在生育中期棉花冠層中下部的h在水平方向上的變化較小，特別是在高密度群體冠層內(nèi)。
　　(2)棉花冠層Ir與葉面積(Leaf area index，LAI)呈指數(shù)關(guān)系，在生育前期隨著LAI的快速增加冠層Ir也快速增加，而當(dāng)LAI增加到一定范圍后冠層Ir緩慢增加最終維持在一定水平;現(xiàn)蕾至開(kāi)花前，密度越小果枝發(fā)生速度越快，隨著累計(jì)Ir增加速度的加快果枝的發(fā)生速度先增加后下降;開(kāi)花后

5、，整個(gè)生育期內(nèi)光截獲達(dá)到峰值前累計(jì)光截獲所占的比例越大第一朵白花上果枝數(shù)(Nodes abovefirst position white flowers，NAWF)為5時(shí)所需天數(shù)越短而霜前花率越多;冠層Ir越多群體干物重越重，然籽棉產(chǎn)量卻未必高，這可能與生殖器官的脫落和棉鈴的空間分布有關(guān)。
　　(3)進(jìn)一步分析不同密度棉花冠層內(nèi)生殖器官在成鈴初期、成鈴中期和吐絮期的空間分布及其與冠層內(nèi)Ir空間分布的相關(guān)性表明:隨著種植密度的增加單

6、株上生殖器官的數(shù)量減少，大量的生殖器官在成熟前發(fā)生了脫落，從下部果枝到上部果枝脫落發(fā)生的位置越來(lái)越靠近主莖，且種植密度越大同一等位果枝上脫落的位置離主莖越近;垂直方向上的冠層中部、下部的累計(jì)Ir和水平方向上冠層外圍的累計(jì)Ir均與成鈴概率呈極顯著的負(fù)相關(guān);垂直方向上冠層中部和水平方向上冠層內(nèi)圍的累計(jì)Ir與脫落概率的關(guān)系最為密切，都呈開(kāi)口向上的二次拋物曲線?？梢?jiàn)作物冠層Ir與棉花的長(zhǎng)勢(shì)密切相關(guān)。
　　(4)兩年間六個(gè)密度處理棉花冠層數(shù)

7、字圖像的紅色(Red，R)，綠色(Green，G)，藍(lán)色(Bule，B)，光強(qiáng)度(Intensity,I和V)，Y通道(Y channel，Y)，I2通道（I2 channel，I2）和Q通道（Q channel，Q）顏色特征值在整個(gè)生育期都呈開(kāi)口向上的二次拋物線，色調(diào)值（Hue，H和H2）則呈開(kāi)口向下的二次曲線，飽和度(Saturation，S和S2)兩年間整個(gè)生育期的變化趨勢(shì)則居于兩種曲線之間。兩年間只有H和H2值的變化趨勢(shì)與冠層I