水稻葉片高光譜對蟲害的敏感性及稻飛虱的為害監(jiān)測.pdf

1、農(nóng)作物病蟲害是影響作物產(chǎn)量的關(guān)鍵因素之一。對病蟲害進行早期預(yù)警，是控制病蟲害蔓延和產(chǎn)量損失的有效方法。高光譜遙感技術(shù)以其實時、迅速、無損、準確的特點，有望應(yīng)用于作物病蟲害的監(jiān)測中。
　　本文以水稻飛虱為對象，采用便攜式光譜儀，研究了光譜監(jiān)測飛虱蟲量和為害時間的敏感性，以及基于葉片光譜的白背飛虱和褐飛虱蟲量與為害程度的監(jiān)測方法。獲得了以下主要結(jié)果:
　　三種稻飛虱為害后稻株的光譜特征表明，隨著蟲量的增加，稻株光譜反射率均在綠光

2、區(qū)和近紅外區(qū)呈下降趨勢，535-567nm和710-1000nm可作為檢測稻飛虱為害的敏感波段。
　　稻株苗齡的大小會影響光譜反射率監(jiān)測飛虱蟲量的敏感性，15和25日齡稻苗的光譜反射率可以監(jiān)測出4頭2齡白背飛虱若蟲為害4天后的稻株。分蘗期稻株的光譜反射率可監(jiān)測出4頭2齡褐飛虱若蟲為害8天后的稻株，或者8頭褐飛虱2齡若蟲為害6天后的稻株。受稻縱卷葉螟為害后的組合葉片光譜反射率能區(qū)分10％大小的卷葉率。由此表現(xiàn)出水稻的光譜反射率對飛虱

3、和稻縱卷葉螟的為害較為敏感。
　　除蟲前后的稻株葉片光譜反射率特征表明，水稻受飛虱為害后，在褐飛虱蟲量為8頭以下的2齡若蟲，且為害天數(shù)為2天時，分蘗期稻株對褐飛虱的取食能產(chǎn)生一定的補償作用，表現(xiàn)為葉片光譜指標會高于不接蟲的對照稻株。在水稻分蘗期，4頭褐飛虱2齡若蟲為害8天，或者6頭褐飛虱2齡若蟲為害6-8天的稻株，在褐飛虱去除后，其光譜特征均可慢慢恢復(fù)至健康稻株的水平，但是稻株經(jīng)6頭和8頭褐飛虱若蟲取食8天后，其生長會受到嚴重影響

4、，褐飛虱去除后，光譜特征不能恢復(fù)到健康稻株水平。
　　褐飛虱8頭及以下的2齡若蟲為害分蘗期稻株4天時，不同蟲量處理下稻株的各光譜參數(shù)值與無蟲的對照間無顯著差異，但除蟲4-6天后，8頭處理的RVI值和NDVI值顯著低于無蟲處理，表現(xiàn)出了光譜表征褐飛虱為害的滯后性。
　　對白背飛虱為害分蘗期和孕穗期稻株的倒四葉和整株葉片的光譜反射率進行測定，結(jié)果表明，倒四葉的光譜反射率中能表征白背飛虱蟲量的敏感波段基本與整株葉片光譜的敏感波段相

5、一致，因此，可以利用倒四葉的光譜反射率來監(jiān)測水稻受白背飛虱為害的蟲量大小。研究了400-1000nm波段內(nèi)任意兩兩波段組合下的植被指數(shù)(DVI、RVI、NDVI)與白背飛虱蟲量間的相關(guān)性，結(jié)果表明，在稻株受到3-4周的為害后，植被指數(shù)與白背飛虱蟲量間有顯著的相關(guān)性。建立的基于光譜植被指數(shù)的分蘗期和孕穗期稻株受白背飛虱為害的蟲量診斷回歸模型的誤差分別為15-20％和17-23％。在這些回歸模型中，以倒四葉的植被指數(shù)回歸模型Y=-1381+

6、2134.2DVI500-680+1422RVI862-873-1358.5DVI450-740+1293.8DVI670-740(R2=0.8173,RMSE=3.198)反映稻株分蘗期受白背飛虱為害2周時的蟲量的效果最好，而在孕穗期以稻株全部葉片的植被指數(shù)回歸模型Y=2913.4-2487.9RVI956-989+545.66NDVI404-973+111.52DVI670-760（R2=0.8313，RMSE=4.522）反映白背

7、飛虱為害4周時的蟲量的效果最好。
　　研究了褐飛虱若蟲為害分蘗期和孕穗期稻株后的光譜反射率變化，結(jié)果表明，分蘗期的倒四葉和整株葉片在400-700nm的反射率與褐飛虱蟲量間的相關(guān)性是一致的，而在孕穗期則在734-1000nm處的反射率與褐飛虱蟲量間的相關(guān)性是一致的，可分別利用倒四葉的光譜來監(jiān)測褐飛虱的蟲量。研究了400-1000nm內(nèi)全部波段組合的植被指數(shù)(DVI、RVI、NDW)與褐飛虱蟲量間的相關(guān)性，當褐飛虱為害3-4周時，大

8、多數(shù)波段組合下的相關(guān)性均達到了顯著水平。建立了分蘗期和孕穗期褐飛虱為害蟲量的植被指數(shù)回歸模型，模型的診斷誤差在兩生育期分別為10-25％和20-30％。并且在這些回歸模型中，分蘗期稻株受褐飛虱為害3周時，以倒4葉植被指數(shù)建立的回歸模型Y=18.931+220.45DVI550-680+186.97DVI450-760-370.13DVI680-760(R2=0.8979,RMSE=2.344)反映褐飛虱的數(shù)量的效果最好;孕穗期稻株受害后

9、，以為害4周全葉片的植被指數(shù)回歸模型Y=55.645-112.32NDVI550-680-90.864NDVI450-760+101.15NDVI680-760(R2=0.7370，RMSE=5.645)表征褐飛虱的數(shù)量的效果最好。
　　以褐飛虱的接蟲量和為害周數(shù)的乘積來表征褐飛虱對分蘗期和孕穗期稻株的為害程度，建立了基于植被指數(shù)(DVI、RVI、NDVI)的回歸診斷模型，模型診斷為害程度（值在0-120之間）的誤差在分蘗期和孕穗