冬小麥冠層氮素分布與品質(zhì)遙感的研究.pdf

1、該研究圍繞冬小麥冠層氮素時空變化特點及其與籽粒品質(zhì)的關(guān)系,以地面光譜分析技術(shù)為支撐,探討了冬小麥冠層氮素狀況診斷和籽粒品質(zhì)預(yù)測的可行性.取得了以下幾個方面的進(jìn)展:1、初步明確了不同籽粒蛋白質(zhì)含量品種和不同株型品種個體和群體兩種水平氮素指標(biāo)時空分布特點.時間維上,蛋白質(zhì)含量低的品種京冬8號個體水平的葉片含氮量高峰期出現(xiàn)晚于籽粒蛋白質(zhì)含量高的品種中優(yōu)9507,起身后二者莖鞘含氮量均呈不斷下降趨勢,灌漿階段9507葉片和莖鞘含氮量下降快于京冬

2、8號.兩品種群體水平氮素指標(biāo)冠層氮密度(Canopy Nitrogen Density,CND)全生育期總體變化趨勢一致.空間維上,個體和群體水平的氮素均存在明顯垂直梯度,不同土壤氮素處理下京冬8個體水平的葉片和莖鞘氮素垂直梯度較9507明顯.平展型品種上層冠層氮密度高于直立型品種,中下層則反之,平展型品種開花后中下層冠層氮密度降低較快.中優(yōu)9507對土壤氮素處理的反應(yīng)不如京冬8敏感.9507硝酸還原酶活性(Nitrate Reduct

3、ase Activity,NRA)及其垂直梯度值高于京冬8,二者上部葉片硝酸還原酶活性與葉片含氮量具有較高的相關(guān)性.2、不同蛋白質(zhì)含量品種營養(yǎng)器官氮素對籽粒品質(zhì)的影響存在差異.葉片含氮量與籽粒品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)程度高于莖鞘含氮量,京冬8開花期葉片含氮量與蛋白質(zhì)含量的相關(guān)性最高,9507則灌漿盛期最高.冠層氮密度與籽粒蛋白質(zhì)、濕面筋含量及沉降值等個體指標(biāo)的相關(guān)程度不如與蛋白質(zhì)、濕面筋產(chǎn)量等群體指標(biāo).不同器官垂直分布方面,京冬8第1、2層葉片,

4、9507第1層葉片對籽粒品質(zhì)貢獻(xiàn)較大.莖鞘氮素對9507籽粒品質(zhì)形成的影響大于京冬8.3、葉片含氮量與諸多所選光譜特征參量的相關(guān)性不如冠層氮密度.冠層氮密度與所選光譜特征參量的良好相關(guān)性在于其與冠層光譜"面狀信息"的特點具有高度的一致性.基于以上關(guān)系建立的冬小麥氮素高光譜診斷模型不易受品種影響,冠層氮密度是一個適合多品種冬小麥氮素狀況診斷的理想?yún)?shù).4、對于多品種冬小麥群體進(jìn)行遙感氮素診斷時,適時掌握株型信息可以避免株型影響而導(dǎo)致的生長

5、狀況的誤診.該研究引入冬小麥多時相光譜分析技術(shù)提取株型信息,明確了利用拔節(jié)期近紅外波段反射率與起身期同波段光譜反射率差值提取冬小麥株型信息的方法.這一結(jié)果在改善定量遙感監(jiān)測作物形態(tài)和生化組分信息的精度上具有較大的應(yīng)用潛力.5、冠層不同層次葉片在不同土壤氮素水平下光譜反射特點存在差異.基于這一特點,用差值植被指數(shù)(Difference Vegetation Index,DVI)與根據(jù)冠層不同層次光合有效輻射分布和近紅外波段透射特點匹配的冠

6、層氮密度建立的模型實現(xiàn)了中層氮素狀況的預(yù)測,為及早掌握冬小麥氮素虧缺、實施水肥管理提供了有效方法.6、研究了高光譜植被指數(shù)在冬小麥籽粒蛋白質(zhì)含量預(yù)測方面的可行性.結(jié)果表明,比值植被色素指數(shù)(Plant Pigment Ratio,PPR)與葉片含氮量間具有較好的相關(guān)性.基于PPR與葉片葉綠素含量、含氮量的關(guān)系以及葉片含氮量與籽粒蛋白質(zhì)含量的關(guān)系,建立了不同類型品種籽粒蛋白質(zhì)含量預(yù)測模型.經(jīng)檢驗,模型具有較高的精確度和準(zhǔn)確度,為田間條件下