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作物学报ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(6): 1027−1033/zwxb/ ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9E-mail: xbzw@DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.01027施氮量对冬小麦灌浆期光合产物积累、转运及分配的影响马冬云郭天财*王晨阳朱云集宋晓王永华岳艳军(河南农业大学 / 国家小麦工程技术研究中心, 河南郑州450002)摘要:采用花前14C-同位素标记旗叶的方法, 研究了盆栽条件下不同施氮量对两种穗型冬小麦品种光合产物转运及14C同化物积累、分配的影响。
结果表明, 冬小麦成熟期14C-同化物主要分配在茎鞘中, 其分配率为44.31%~60.96%;其次在籽粒中, 分配率为31.81%~40.67%; 其中大穗型品种兰考矮早八茎鞘、叶片中的分配率高于多穗型品种豫麦49-198,表明成熟时大穗型品种有更多的同化物滞留在茎鞘和叶片中。
施氮量对14C-同化物分配率有影响, 在施氮量36 g m−2处理的茎鞘中分配率下降, 而籽粒中的分配率增加, 表明增施氮肥促进花前同化物向籽粒中分配。
随着籽粒灌浆进程,光合产物在营养器官中的分配率逐渐下降, 在籽粒中的分配率逐渐增加, 表明营养器官的同化物逐渐向籽粒转运。
小麦籽粒的同化物有34.94%来自花前贮藏物质的转运, 65.06%来自开花后同化量, 但不同品种、不同氮素水平处理之间有较大差异。
施氮量36 g m−2处理的花前转运量、转运率、花前贮藏物质对籽粒贡献率均下降, 但花后同化量、对籽粒贡献率以及单穗粒重均增加; 其中兰考矮早八和豫麦49-198的花后贡献率分别为77.84%和56.29%, 表明兰考矮早八花后同化量对籽粒的贡献大于豫麦49-198。
两品种籽粒产量均表现为施氮量36 g m−2处理高于18 g m−2处理, 并且大穗型品种的增产幅度大于多穗型品种, 表明增施氮肥对不同冬小麦品种的增产效应存在差异。
麦类作物学报2009,29(1):174-178Jo ur na l of T rit iceae Cr ops高光谱遥感技术在作物生长监测中的应用研究进展李映雪,谢晓金,徐德福(南京信息工程大学应用气象学院,江苏南京210044)摘要:精准农业是现代化农业生产中实现低耗、高效、优质与安全的重要途径,高光谱遥感技术可以快速准确地获取农田作物生长状态的实时信息,为实施精准农业提供重要的技术支撑。
本文综述了以高光谱遥感技术监测作物长势(包括叶面积指数和生物量)、作物生物化学参数(包括植物的氮素营养、叶绿素含量、叶片碳氮比等)和籽粒品质(包括籽粒蛋白质含量、面筋含量、淀粉积累量等)的国内外研究进展,并提出了一些今后研究的设想,以期为未来精确农业快速发展提供参考。
关键词:作物;高光谱遥感;生长监测中图分类号:S24;S311文献标识码:A文章编号:1009-1041(2009)01-0174-05Application of Hyperspectral Remote Sensing Technologyin Monitoring Crop GrowthLI Ying-xue,XIE Xiao-jin,XU De-fu(College of Applied M eteorology,Nanjin g U nivers ity of Information T echnology,Nan jing,Jiangsu210044,China)Abstract:Precision farming is an im por tant appr oach to realizing low consumption,high yield,goo d qual-i ty and safety in m odern agricultural production.H yperspectral remo te sensing can rapidly and precisely de-termine the g row th status of cro p in the field,w hich offers im por tant technical suppo rt for im plementation of precision farming.On the basis of hyper spectral remo te sensing,m onitoring character of crop g row th, bio-chemical parameter s and grain quality of crop w ere summarized and som e ideas for further resear ch w ere discussed in this paper,w hich could supply an im por tant reference and guideline for quickly develop-m ent o f precision farm ing in the futur e.Key words:Crop;H yperspetral remo te sensing;Grow th;Monitoring精准农业是在现代信息技术、生物技术与工程技术等一系列高新技术最新成就的基础上发展起来的一种重要的现代农业生产形式,它是实现农业低耗、高效、优质与安全的重要途径,目前,已成为世界农业技术的研究重点,其中遥感技术是实施精准农业的重要工具之一。
小麦叶片叶绿素荧光参数与反射光谱特征的关系小麦叶片叶绿素荧光参数与反射光谱特征的关系是指小麦叶片叶绿素荧光参数与反射光谱特征之间的相互影响。
小麦是农作物中最重要的一类，也是最常用的一种粮食作物，它的植物生长和发育过程对环境和气候有着至关重要的影响。
因此，研究小麦叶片叶绿素荧光参数与反射光谱特征之间的关系，能够为农业生产和环境保护提供重要的理论指导。
叶绿素是植物体内最重要的光合作用物质，它在植物生长发育、光合作用、光合调节等方面都发挥着重要作用。
叶绿素具有荧光性质，其激发吸收光谱在400~600nm波段，而荧光发射光谱在650~800nm波段，所以叶绿素荧光参数的测定是评价植物健康状况的重要技术手段。
叶绿素荧光参数包括Fv/Fm、Fv′/Fm′、Y(II)、 NPQ、qP等几个参数，这几个参数代表植物叶片叶绿素动力学性质和稳定性，可反映植物光合系统的功能强度。
反射光谱是植物反射集中的波长，它可以反映植物的特征，如叶绿素的含量、叶绿素的分布、植物的水分含量等。
它对植物的健康状况有着重要的意义，是评价植物健康状况的重要技术手段。
反射光谱的测量也能够反映植物的光合作用特征，如叶绿素的含量、叶绿素的分布、细胞比容、水分含量等。
小麦叶片叶绿素荧光参数与反射光谱特征之间存在着密切的联系。
叶绿素荧光参数反映了植物叶片叶绿素的动力学性质和稳定性，反射光谱能够反映植物的特征，如叶绿素的含量、叶绿素的分布、植物的水分含量等。
因此，小麦叶片叶绿素荧光参数与反射光谱特征之间的关系可以用来判断小麦植株的健康状况，以及研究不同环境条件下小麦植株叶片叶绿素荧光参数和反射光谱特征的变化趋势。
通过对小麦叶片叶绿素荧光参数与反射光谱特征之间的关系的研究，可以更好地了解小麦叶片叶绿素的动力学性质和稳定性，以及小麦叶片的反射光谱特征，从而更好地了解小麦在不同环境条件下的生长特征，更好地利用光合调节技术提高小麦的产量和品质，提高农业生产效率。
麦类作物学报 2006,26(2):103～108Jou rnal of T riticeae C rop s不同施氮条件下小麦冠层的高光谱和多光谱反射特征Ξ李映雪,朱艳,曹卫星(南京农业大学 江苏省信息农业高技术研究重点实验室,农业部作物生长调控重点开放实验室,南京210095)摘 要:为了更好地利用冠层反射光谱特征监测小麦生长及氮素营养状况,以宁麦9号、淮麦20、徐麦26和扬麦10号四个小麦品种为材料,通过田间小区试验,研究了不同小麦品种在不同生育时期和不同氮素水平下冠层反射光谱的变化规律。
结果表明,相同氮素水平下不同小麦品种冠层反射光谱的反射率有差异,且近红外部分差异较明显。
小麦从拔节开始,随生育期的推进,冠层反射光谱在可见光波段的反射率先降低然后升高,以孕穗期反射率最低,随着叶片的逐渐变黄,反射率又增大,并且绿光波段的反射峰也逐渐消失。
而近红外区反射率则表现出相反的趋势,以开花期为分界,先上升然后下降,直到成熟前降为最低。
随着施氮水平的提高,冠层反射光谱在近红外反射平台(750～1300nm)的反射率呈上升趋势,而可见光部分反射率则下降,并且反射光谱的绿峰和红边位置也随着施氮水平的提高分别向蓝光方向(波长变短)和红光方向(波长变长)移动。
关键词:小麦;施氮;高光谱;多光谱;冠层反射特征中图分类号:S512.1;S311 文献标识码:A 文章编号:100921041(2006)022*******Character iz i ng Canopy Hyperspectra l and M ultispectra l Ref lectance under D ifferen t N-appl ica tion Cond ition s i n W hea tL IY i ng-xue,ZHU Yan,CAO W e i-x i ng(H i2T ech Key L abo rato ry of Info rm ati on A griculture of J iangsu P rovince Key L abo rato ry of C rop Grow th R egulati on,M inistry of A griculture,N anjing A gricultural U niversity,N anjing,J iangsu210095,Ch ina)Abstract:T he change of canop y sp ectral reflectance under differen t cu ltivars,differen t grow th stages and varied n itrogen rates w ere investigated by characterizing canop y m u ltisp ectral and hyp ersp ectral reflectance in w heat.T he resu lts show ed that the canop y reflectance differed w ith cu ltivars,w ith sign ifican t change at near infrared bands.R eflectance at visib le ligh t in itially decreased and then increased w ith grow th p rogress after j o in ting,w ith the low est value app eared at boo ting.R eflectance increased and reflectance p eak also disapp eared gradually in cou rse of leaf yellow ing.How ever, reflectance in near infrared had oppo site trend,w h ich in itially increased and then decreased to the low est from an thesis to m atu rity.R eflectance at near infrared reflected flat(750～1300nm)increased w ith increasing n itrogen supp ly,w hereas reflectance at visib le band decreased,and green p eak and red edge po siti on of canop y reflectance sp ectra also m oved to directi on of b lue ligh t(sho rt w avelength) and red ligh t(long w avelength),resp ectively.T hese resu lts p rovide background info rm ati on fo r m on ito ring of grow th characters and n itrogen statu s w ith canop y reflectance sp ectra in w heat.Key words:W heat;N itrogen app licati on;M u ltisp ectra;H yp ersp ectra;Canop y reflectance 随着高分辨率遥感技术研究的深入,利用弱光谱差异对地物特征进行定量分析的研究得以广泛开展[1]。
许多学者试图通过冠层反射光谱的差异分析来判别作物种类和栽培条件。
杨长明[2]等研究表明,不同株型水稻品种群体冠层对太阳光谱辐射的反射率存在明显差异,尤其以蓝光区Ξ收稿日期:2005208201 修回日期:2005210220基金项目:国家自然科学基金项目(30400278);江苏省自然科学基金项目(BK2003079,BK2005212);江苏省高校博士点基金项目(20030307017)。
作者简介:李映雪(1975-),女,讲师,主要从事信息生态学和作物遥感监测研究。
通讯作者:朱艳(1976-),女,副教授,主要从事作物模拟与信息技术研究。
(400～510nm)差异最为显著。
周学秋和朱雨杰[3,4]依据不同生育阶段和不同灌溉条件下小麦冠层反射光谱特征,找出最能有效区分生育阶段和灌溉条件的波段,并利用模糊聚类的方法加以区分。
薛利红[5]等认为通过光谱分析可以识别不同栽培措施和生长状况下的水稻群体。
另外,有关氮素缺乏条件下作物反射光谱的研究也较多。
T hom as[6]等研究了7种植物(甜瓜、玉米、黄瓜、莴苣、高粱、棉花、烟草)在不同氮素营养水平下的叶片光谱特性,发现所有植物在缺氮时可见光波段的反射率增加,但不同植物反射率增加程度不一。
Sh ibayam a[7]等研究表明,缺氮和正常营养条件下的水稻叶片光谱特征显著不同,并且认为叶绿素是导致光谱特征差异的主要内在因素。
程一松[8～10]等提取与分析了氮素胁迫下的冬小麦高光谱特征。
以上研究主要侧重于作物种类或栽培条件的光谱识别,以及逆境条件下作物反射光谱的变化。
但关于冬小麦冠层宽波段和窄波段光谱在不同条件下的反射特征,则鲜有报道。
笔者利用系统的小麦田间试验研究了不同类型小麦品种在不同生育时期和不同施氮水平下冠层反射光谱的变化规律,旨在为进一步利用冠层反射光谱特征监测小麦生长及氮素营养状况提供基础信息与技术依据。
1 材料与方法1.1 材料与试验设计试验于2003～2004年在江苏省农业科学院试验站进行。
前茬水稻田,供试土壤为黄黏土,有机质0.96%,全氮0.10%,速效磷40.29m g・kg-1,速效钾102.78m g・kg-1。
供试小麦品种为宁麦9号、淮麦20、徐麦26和扬麦10。
设5个施氮水平,分别为0、75、150、225和300kg・hm-2纯氮。
氮肥中基肥占60%,拔节肥和孕穗肥各占20%。
配施P2O5150kg・hm-2和K2O112.5kg・hm-2,全部用作基肥。
小区面积为16m2,基本苗为1.8×106・hm-2,行距25c m。
两因素随机区组排列,3次重复。
其他管理措施同高产大田栽培。
1.2 冠层光谱测定小麦拔节、孕穗、开花及花后每隔7d左右,采用美国C rop scan公司生产的M SR216型便携式光谱辐射仪和A SD公司生产的F ieldsp ec P ro FR 光谱仪测定不同处理各小区的冠层光谱反射率。
216型光谱仪视场角为31.1°,波段范围为452～1650nm,设16个波段,其中可见光波段为460、510、560、610、680、710nm;近红外为760、810、870、950、1100、1220、1480、1500、1650 nm。
F ieldsp ec P ro FR光谱仪视场角为25°,测量范围为350～2500nm区间内间隔为1nm的连续波段。
光谱测量选择在晴朗无云或少云的天气进行,测量时间为10∶00～14∶00(太阳高度角大于45°)。
测量时探头垂直向下,距冠层垂直高度1m。
每次采集目标光谱前后都进行参考板校正。
每小区重复测量5次,取平均值作为该小区的光谱测量值。
2 结果与分析2.1 不同小麦品种冠层反射光谱的差异由图1可以看出,无论是高光谱还是多光谱反射率,在不同小麦品种间都存在差异,但是反射光谱曲线的走势基本一致,只是反射率值的大小不同,并且近红外部分差异较明显。
在可见光部分,除宁麦9号高光谱反射率明显偏低外,其它3个品种的反射率差别很小。
而近红外高光谱反射率按照淮麦20、徐麦26、宁麦9号和扬麦10的顺序依次增大(图1A)。
不同品种冠层多光谱反射率也表现出相同的趋势,可见光反射率几乎没有差别,在近红外光区各品种反射率值高低的顺序同高光谱(图1B)。
品种间冠层反射率的差异可能是株型和株高不同造成的。
2.2 小麦冠层反射光谱随生育期的变化规律2.2.1 冠层高光谱反射率随生育期的变化虽然4个小麦品种的田间长势有所不同,但它们的冠层高光谱反射率随生育期的变化规律相同。
因为徐麦26穗部无芒且叶色偏黄,扬麦10株高高于其它品种,淮麦20群体不够整齐,所以采用宁麦9号为例来分析冠层高光谱反射率随生育期的变化规律。
从图2可以看出,在不同生育时期小麦冠层高光谱反射率存在差异,近红外区的差异大于可见光部分。
