【摘要】：冬小麥產量的提高與糧食安全密切相關,農業(yè)生產中施用氮肥以期提高作物產量,但是過量施肥已經造成環(huán)境污染等問題。及時監(jiān)測作物氮素含量,指導科學合理的施肥,對糧食生產和環(huán)境保護意義重大。高光譜技術能實現(xiàn)作物冠層光譜的快速獲取,但是冠層光譜的準確性直接影響作物長勢估測的精度和穩(wěn)定性。為準確及時了解作物長勢,提高生理指標的高光譜估測精確度,本研究分析冬小麥SPAD值、氮含量、冠層光譜以及葉片光譜隨施氮量的變化規(guī)律及關系,運用偏最小二乘法(PLS)選取基于冠層光譜和葉片光譜的SPAD值和氮含量特征波段,并進行光譜估測模型的效果比較。為提高估測精度,對預處理方法及其組合進行分析,結合PLS進行模型的構建,選擇出最佳預處理方法。主要結論如下:(1)冬小麥SPAD值變化在整個生育期呈拋物線趨勢,以開花期最高。拔節(jié)期,不同葉位葉片SPAD值大小為頂二葉頂三葉頂一葉。孕穗期、開花期和灌漿期,葉位SPAD值變化趨勢基本為頂一葉頂二葉頂三葉,且各葉位間SPAD值差異增大。葉片氮含量在拔節(jié)期、開花期和灌漿期表現(xiàn)為頂一葉頂二葉頂三葉,孕穗期含氮量大小趨勢基本為頂二葉頂一葉頂三葉,頂二葉和頂三葉對氮素的反應較為敏感。植株氮含量隨生育期的推進而降低,隨施氮量的增加而增加,與葉片氮含量呈(極)顯著相關關系。(2)冬小麥冠層反射率在可見光波段反射率隨施氮量增加而降低,近紅外和中紅外區(qū)域光譜反射率則升高。隨著施氮量的增加,不同葉位葉片反射率在可見光和近紅外區(qū)域的差異減小。葉片SPAD值和氮含量與冠層光譜的相關性順序均為:頂一葉頂二葉頂三葉,而與葉片光譜的相關性比較穩(wěn)定。(3)冠層光譜和葉片光譜監(jiān)測氮素的敏感波段多位于綠峰、近紅外區(qū)域,基于葉片光譜建立的頂一葉、頂二葉和頂三葉SPAD值估測模型R2分別為0.722、0.691和0.681,氮含量估測模型R2分別為0.732、0.719和0.706,估測效果均較好。基于冠層光譜建立的頂一葉氮素估測效果最好,但模型精度低于葉片光譜模型。(4)經基線校正(BC)、多元散射校正(MSC)、噪音校正(NC)及組合預處理后在可見光區(qū)域光譜基線漂移明顯得到抑制,BC與MSC預處理提高了近紅外區(qū)域光譜曲線的集中性。單一預處理方法NC預處理建立的模型精度最高,SPAD值和氮含量估測模型R2分別為0.686和0.683,RMSE分別為1.150和0.326,MSC處理降低了模型估測效果。兩種預處理方法估測SPAD值和氮含量,分別為MSC+NC和NC+MSC建模效果最好,R2分別為0.768和0.762,RMSE為0.988和0.282。三種預處理方法組合NC+BC+MSC估測SPAD值和氮含量精度最高。研究表明預處理在一定程度上可以消減噪音,但不當?shù)墓庾V預處理方法會降低模型預測效果。預處理方法并非越多越好。不同的預處理順序,估測結果不同。
【圖文】：

含量則在拔節(jié)期最高。孕穗期之后，氮含量下降，灌漿期尤為明顯，氮素輸出，為籽逡逑蛋白的形成提供物質基礎。冬小麥不同葉位葉片氮含量變化基本相同，在拔節(jié)期、開逡逑期和灌漿期，頂一葉氮含量最高，頂二葉次之，頂三葉最小。而在孕穗期，，除ＮＯ外，逡逑氮量大小趨勢基本變?yōu)轫敹~邋＞邋頂一葉邋＞邋頂三葉，表明頂二葉對氮素的反應較為敏感，逡逑片氮含量隨葉位的降低而降低。ＮＯ處理下，不同葉位葉片氮含量呈顯著性差異，以逡逑０１６－２０１７年開花期為例，頂一葉與頂二葉的差距為１８．５９％，頂二葉與頂三葉的差距達逡逑４．０５％，頂一葉和頂二葉氮含量的差異小于頂二葉和頂三葉的差值。隨施氮量的增加，逡逑同葉位葉片氮含量的差異逐漸減小，同樣以２０１６－２０１７年開花期為例，Ｎ４水平下，逡逑一葉與頂二葉、頂二葉與頂三葉的差距分別為４．１６％和７．２４％，頂一葉和頂二葉差異逡逑顯著，頂二葉與頂三葉的差值也較小。逡逑．１．４同一葉位不同施肥水平葉片氮含量分析逡逑５邐魯麥１４５（＾邐長４７３８逡逑

含量基本高于頂一葉，之后氮含量逐漸降低。逡逑３．１．５全株氮含量的分析逡逑２０１６－２０１７年不同施氮水平下冬小麥植株氮素含量隨生育時期的變化如圖５所示，逡逑由圖可以看出，隨著冬小麥的生長，植株氮含量變化呈下降趨勢，從拔節(jié)期到抽穗期，逡逑氮含量降幅明顯，濟麥２２和長４７３８從拔節(jié)期到抽穗期分別下降了邋４３．８０％－６９．８６％和逡逑４０．４８°／。－５０．３８％，從抽穗期到灌漿期分別下降了邋２１．２７％－３６．８４％和２７．０３％－３８．４６％，氮含逡逑量下降速度較為緩慢，由于冬小麥進行生殖生長，氮素向籽粒運轉所致�？傮w來看，從逡逑Ｎ０到Ｎ４，兩品種植株氮含量呈上升趨勢，表明高施氮量能促進冬小麥植株對氮的吸收逡逑和利用。長４７３８小麥植株氮含量高于濟麥２２，不同生育時期變化幅度不同，表明不同逡逑品種對氮含量的吸收和輸出存在差異，同時會造成干物質積累量的不同。逡逑＾邐濟麥２
【學位授予單位】：山西農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S512.11

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 曹利萍;王君杰;雷夢林;張晉;;高光譜對冬小麥倒伏的響應[J];山西農業(yè)科學;2017年12期

2 李洪芹;;淺析冬小麥優(yōu)質高產栽培技術[J];農業(yè)與技術;2018年18期

3 許朗;吳桐;黃武;;氣候變化對冬小麥產量的影響[J];廣東農業(yè)科學;2016年03期

4 奧斯曼江·斯迪克;古麗娜爾·吾布力;;影響和田地區(qū)冬小麥產量的因素與應對措施[J];新疆農業(yè)科技;2011年03期

5 杜雯;唐立松;李彥;;綠洲農田不同施肥方式對冬小麥產量的效應分析[J];干旱區(qū)資源與環(huán)境;2008年09期

6 ;Sparks公司預期美國2004年冬小麥產量為14.65億蒲式耳[J];飼料廣角;2004年11期

7 邱新法,曹燕;影響我國冬小麥產量的氣象要素研究[J];中國農業(yè)氣象;2001年04期

8 邱新法,曾燕;影響我國冬小麥產量的氣象因子研究[J];南京氣象學院學報;2000年04期

9 董大學,鐘良平,李玉山;冬小麥產量與底墑關系分析[J];水土保持通報;1993年05期

10 申明華;;1985-1986年度冬小麥遙感估產地面監(jiān)測資料分析[J];新疆氣象;1987年05期

相關會議論文 前10條

1 何璇;牟鳳軍;許啟慧;孫愛良;;滄州干熱風時空分布特征及對冬小麥產量影響[A];第32屆中國氣象學會年會S15 提升氣象為農服務能力，保障農業(yè)提質增效[C];2015年

2 李松敏;王仰仁;周青云;孫書洪;;水肥耦合方式對冬小麥產量和水分利用效率的影響[A];現(xiàn)代節(jié)水高效農業(yè)與生態(tài)灌區(qū)建設（上）[C];2010年

3 王景悅;;衡水市小麥產量預測分析[A];第27屆中國氣象學會年會現(xiàn)代農業(yè)氣象防災減災與糧食安全分會場論文集[C];2010年

4 唐為安;唐為安;田紅;陳曉藝;溫華洋;丁霞;徐光清;;氣候變暖背景下安徽省冬小麥產量對氣候要素變化的響應[A];第27屆中國氣象學會年會現(xiàn)代農業(yè)氣象防災減災與糧食安全分會場論文集[C];2010年

5 羅蔣梅;王建林;薛曉萍;申雙和;;影響冬小麥產量的氣象要素定量評價模型研究[A];中國氣象學會2007年年會生態(tài)氣象業(yè)務建設與農業(yè)氣象災害預警分會場論文集[C];2007年

6 信志紅;郭建平;譚凱炎;;高溫年景下分期播冬小麥生長差異性分析[A];第35屆中國氣象學會年會 S5 氣候變暖背景下干旱災害形成機制變化與監(jiān)測預測及其影響評估[C];2018年

7 史印山;顧光芹;池俊成;魏瑞江;;河北平原氣候變化對冬小麥產量的影響[A];第26屆中國氣象學會年會農業(yè)氣象防災減災與糧食安全分會場論文集[C];2009年

8 商健;劉義國;林琪;;不同滴灌鋪管方式對冬小麥產量和品質的影響[A];中國作物學會2013年學術年會論文摘要集[C];2013年

9 郝立生;閔錦忠;;氣候變暖對河北省冬小麥產量的影響[A];第26屆中國氣象學會年會農業(yè)氣象防災減災與糧食安全分會場論文集[C];2009年

10 王瓊;;滄州地區(qū)冬小麥產量趨勢分析及其預測[A];全國農業(yè)氣象與生態(tài)環(huán)境學術年會論文集[C];2006年

相關重要報紙文章 前10條

1 張榮勝;新麥生長進入關鍵期 預防天氣再“惹禍”[N];糧油市場報;2017年

2 趙建軍 劉川;我省夏糧喜獲豐收[N];山西科技報;2017年

3 記者 趙建軍 通訊員 劉川;我省夏糧喜獲豐收[N];山西日報;2017年

4 記者 孫楠　通訊員 鄭昌玲;我國開展冬小麥產量逐月預報[N];中國氣象報;2012年

5 曾曉偉 陳曉藝;安徽冬小麥產量呈增產趨勢[N];中國氣象報;2004年

6 小靜;印度冬小麥產量下滑[N];國際商報;2003年

7 本報記者　 黃憲奇;巴西8月份冬小麥產量年比下降28%[N];中國證券報;2006年

8 國家糧油信息中心;冬小麥產量預期減幅較大[N];期貨日報;2007年

9 喬林生;我國冬小麥產量與質量有望同步提高[N];期貨日報;2006年

10 國家糧油信息中心 王曉輝;今年我國冬小麥產量同比下降[N];糧油市場報;2003年

相關博士學位論文 前10條

1 李廣信;基于光譜遙感的冬小麥氮素和可溶性糖監(jiān)測研究[D];山西農業(yè)大學;2017年

2 張超;基于高光譜數(shù)據與SAFY-FAO作物模型同化的冬小麥生長監(jiān)測與模擬研究[D];西北農林科技大學;2018年

3 張迪;基于DSSAT模型的冬小麥節(jié)水高產技術機理和優(yōu)化管理策略研究[D];河北農業(yè)大學;2018年

4 孫昭安;不同供氮條件下冬小麥生產向土壤碳庫的輸入及氮素損失特征[D];中國農業(yè)大學;2018年

5 賽力汗·賽;滴灌量調配對北疆冬小麥耗水特性及產量形成的影響研究[D];中國農業(yè)大學;2018年

6 邢會敏;基于遙感與作物模型同化的冬小麥節(jié)水灌溉研究[D];中國礦業(yè)大學(北京);2018年

7 吳永成;華北地區(qū)冬小麥—夏玉米節(jié)水種植體系氮肥高效利用機理研究[D];中國農業(yè)大學;2005年

8 崔振嶺;華北平原冬小麥—夏玉米輪作體系優(yōu)化氮肥管理—從田塊到區(qū)域尺度[D];中國農業(yè)大學;2005年

9 陳軍勝;華北平原免耕冬小麥田土壤水熱特征及其對冬小麥生長發(fā)育影響研究[D];中國農業(yè)大學;2005年

10 李全起;不同種植模式下冬小麥夏玉米耗水特性研究[D];山東農業(yè)大學;2006年

相關碩士學位論文 前10條

1 陸偉婷;冬小麥產量和品質對花前夜間增溫及不同施氮量的響應特征[D];南京農業(yè)大學;2017年

2 尤新媛;黃淮海區(qū)域冬小麥干旱災害風險評估與區(qū)劃[D];南京信息工程大學;2018年

3 馬倩倩;北部冬麥區(qū)冬小麥各生育階段氣候資源演變及干旱風險情景分析[D];中國農業(yè)科學院;2018年

4 吳東星;黃河下游平原典型冬小麥農田生態(tài)系統(tǒng)碳水通量研究[D];河南大學;2018年

5 王田;河南省冬小麥主要農業(yè)氣象災害綜合風險評估[D];南京信息工程大學;2018年

6 何小安;基于無人機遙感影像的冬小麥播種效果與空間變異評價[D];西安科技大學;2018年

7 付亞亞;不同覆蓋措施對土壤水分及冬小麥生長過程的影響[D];西北農林科技大學;2018年

8 張娟霞;長期秸稈還田與施氮下冬小麥產量和土壤肥力的變化[D];西北農林科技大學;2018年

9 楊琳;不同耕作方式下冬小麥—夏作物復種模式的相關研究[D];山西農業(yè)大學;2017年

10 靳芊;低溫脅迫下冬小麥葉綠素高光譜特征提取及估算模型的綜合評價[D];山西農業(yè)大學;2017年

本文編號：2607250