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基于空间统计学的棉花冠层光合有效辐射空间格局分析方法 总被引：3，自引：3，他引：0
运用空间统计学的模拟方法,以不同密度棉花群体为研究对象,对其冠层内光合有效辐射（PAR）的空间分布予以研究。通过拟合PAR透射率的半方差函数模型和绘制等值线图来反映不同密度群体冠层内PAR透射率的空间格局。利用克里格空间内插法和Simpson3/8法计算出盛蕾期棉花群体平均PAR透射率,分析其与LAI的回归关系,并对克里格插值法进行交叉验证。结果表明,冠层PAR存在强烈的空间自相关性,变异函数的最佳理论模型为高斯模型,决定系数均在0.9以上。各密度冠层PAR透射率具有相似的空间格局,但其变异程度有随密度增加而上升的趋势。群体平均PAR透射率与叶面积指数（LAI）呈指数回归关系,与前人研究结果一致。应用空间计学研究PAR空间分布格局,将有助于对PAR 进行精确定位和定量化地估算,为作物科学配置和作物冠层结构调控提供理论依据。 相似文献
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基于株型的水稻光合生产模拟研究进展 总被引：2，自引：2，他引：0
株型是反映水稻(Oryza sativa L.)冠层结构与群体光合态势的综合性状,理想株型塑造与籼粳亚种间杂种优势利用相结合是提高水稻单位面积产量的关键。利用计算机可视化技术和三维数字化技术可实现对不同株型水稻的单株及群体冠层三维结构的可视化模拟,克服了G函数应用复杂与繁琐的缺点。通过调控栽培管理措施可构建高光效的水稻冠层结构,提高水稻冠层的光能截获量和单位面积产量。利用辐射度和光线跟踪技术可在三维空间上实现不同株型水稻冠层内光合有效辐射分布的精确模拟,弥补了指数模型应用假设的不足。基于生理生态过程的水稻光分布与光合作用模拟研究得到了快速广泛的发展,为数字农业技术的发展提供了强有力的模型化和定量化支撑。水稻株型的差异明显改变了光在水稻冠层内的分布和利用,进而影响冠层光合作用和物质积累,因而系统分析水稻株型与冠层内光分布及冠层光合作用间的定量关系,有利于提高水稻群体光能利用率与产量。 相似文献
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玉米和大豆光合有效辐射吸收比例与植被指数和叶面积指数的关系 总被引：4，自引：0，他引：4
基于东北典型黑土区的玉米和大豆的实测光谱反射率、光合有效辐射及叶面积数据,选取常用的9种植被指数,并根据光谱曲线特征和植被指数结构建立了两种新的植被指数,对其估算玉米和大豆冠层FPAR效果进行了对比分析。结果表明,各植被指数与冠层光合有效辐射吸收比例(FPAR)的关系因植被类型而异。以近、短波红外波段较以可见光、近红外波段计算植被指数的估算效果好。NDVI、RVI在可见光、近红外波段计算的植被指数中估算FPAR效果较好,玉米估算模型R2分别为0.81和0.82,大豆估算模型R2均为0.81;NDSI、RSI在近、短波红外波段计算的植被指数中较好,玉米估算模型R2均为0.86,大豆估算模型R2均为0.84,优于NDVI和RVI。试验表明,利用近、短波红外波段估算FPAR是可行的;冠层含水量较土壤背景对FPAR影响更大;玉米和大豆冠层FPAR与叶面积指数(LAI)呈较好的对数关系,估算模型R2分别为0.75和0.70;但用植被指数估算FPAR效果要优于用叶面积指数。 相似文献
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《中国农学通报》2010,(7)
为分析两种常用植物冠层分析仪测量玉米叶面积指数的误差规律,为减少玉米叶面积指数测量误差提供依据。使用LAI-2000、Sunscan两种主流植物冠层分析仪测量夏玉米不同生育期LAI,并将测量值与LI-3000C叶面积仪实测值比较。研究发现:当玉米LAI1时,LAI-2000测量结果高于实际值,Sunscan测量结果与实际值无显著差异;1LAI2时,LAI-2000测量结果与实际值无差异,Sunscan测量值低于真实值;玉米LAI2时,两种冠层分析仪测量结果均低于实际叶面积指数;不同LAI范围内,LAI-2000、Sunscan测量值与实际值的相关系数不同,最高可达0.9778和0.9637。不同植物冠层分析仪在玉米不同LAI条件下有不同的测量误差规律;使用经验模型校正仪器测量值,应分不同范围的玉米LAI值进行。 相似文献
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植物冠层分析仪测量作物叶面积指数存在高估或低估现象,不同仪器的测量结果均与真实值存在差异,这种差异除了与仪器有关,还在不同的作物物候期表现出不同规律。本研究使用LAI-2000、Sunscan两种主流植物冠层分析仪测量夏玉米不同生育期LAI,并与LI-3000C叶面积仪实测结果比较。研究发现：当玉米LAI<1时,LAI-2000测量结果高于实际值,Sunscan测量结果与实际值无显著差异;12时,两种冠层分析仪测量结果均低于实际叶面积指数;不同LAI范围内,LAI-2000、Sunscan测量值与实际值的相关系数不同,最高可达0.9778和0.9637,通过建立测量值和实际值的经验关系模型,对仪器测量值进行校正可减少误差。 相似文献
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基于吸收光合有效辐射和光合有效辐射截获量监测棉花生长状况 总被引：2，自引：0，他引：2
通过光量子传感器,获取了2个棉花品种不同种植密度冠层6个关键生育时期的光合有效辐射（PAR）,分析了吸收光合有效辐射（APAR）和光合有效辐射截获量（FAPAR）与棉花冠层生长特征的关系。结果表明;棉花开花期和花铃期,为APAR与FAPAR高值期,盛铃期和盛铃末期下降,吐絮期为低值期;利用多元统计分析技术,分别建立了棉花APAR、FAPAR与棉花冠层叶面积指数、覆盖度、地上鲜生物量和地上净初级生产力的相关关系模型。采用APAR与覆盖度,FAPAR与叶面积指数相关性最高的模型方程,分别估算棉花覆盖度和叶面积指数,实测值与估测值之间呈极显著的线性相关关系,估算精度分别为99.1%和99.5%。 相似文献
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玉米株型与冠层光合作用的数学模拟研究——Ⅰ.模型与验证 总被引：11，自引：0，他引：11
建立了一个对冠层结构具有高分辨率的作物冠层光合作用模型.包括冠层结构模型、冠层光分布模型和叶面光合作用模型.将作物冠层按叶面积指数划分为若干层次.上下层次之间,水平面太阳辐照度按Monsi和Saeki的指数递减模型分布.冠层对太阳漫射光的消光系数由作物株型确定,对直射光的消光系数由株型和太阳位置确定.在同一层次中,作物株型按Ross-Nilson的叶倾角分布模型,将叶面位置划分为8个方位,6个倾斜角.设同一层中水平面辐照度相同,某一方位角和倾角的叶面直射光以太阳轨道方程确定.用玉米冠层的实测资料验证了辐射分布模型和叶片的光合作用模型.敏感性试验表明,模型对输入因子有良好的响应.本模型对冠层光合作用的理论研究、作物生长的数学模拟等有一定的意义. 相似文献
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利用鱼眼影像技术反演不同株型水稻的冠层结构参数 总被引：2，自引：0，他引：2
快速、可靠、精确地评估植被冠层结构参数在大气-植被相互作用的研究中起着举足轻重的作用。为探明鱼眼影像在水稻冠层结构研究中的应用前景, 本研究选择3种不同冠层结构的水稻品种作为研究对象, 利用带有鱼眼镜头的数码相机在冠层的8个不同高度分别拍摄冠层影像, 通过对影像的预处理提取冠层间隙度参数, 根据冠层内辐射环境与冠层结构之间的定量化关系, 利用Beer-Lambert定律反演水稻冠层的叶面积指数(leaf area index, LAI)和平均叶倾角(mean leaf angle, MLA)。研究结果表明, 鱼眼影像反演的LAI均方根误差(root mean square error, RMSE)为1.2~1.5, 相对误差(relative error, RE)为18.6%~22.5%, 仅比人工测定结果低估7.6%~13.1%, 优于Sunscan的测定结果。其次, 反演的MLA与人工测定结果之间有较好的一致性, 相关系数为0.9205**, RMSE为11.7°, RE为16.1%。研究结果表明, 鱼眼影像反演水稻冠层结构是可行的方法。 相似文献
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本研究选择秋冬季日光温室黄瓜为研究对象,利用参数化方法构建了不同株距和行距处理的虚拟冠层结构模型,并在与光分布模型和光合模型相结合的基础上,模拟分析了株行距改变对冠层叶片分布、光截获以及光合速率的影响。模拟结果显示,株行距的增加,促进了冠层对光的透性,对方位角朝向北部和行内的叶片的光截获有明显促进作用,也使得叶片在北部和行内的分布频率显著增加。从单株平均光截获来看,改变株距和行距分别使单株光截获量提高了34.78%和23.18%。通过将光截获模拟结果与光合模型相结合,得到了冬季栽培的最优株行距,即45.70 cm(株距)及43.22cm(行距)。与传统的40×40 cm株行距栽培方式相比,最优株行距略有增加。本研究结果为功能结构模型在实际生产中的应用以及作物栽培株行距最优化设计提供定量化的决策依据。 相似文献
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采用ASD Field Spec Pro VNIR 2500型光谱辐射仪获取了棉花不同生育时期的冠层高光谱反射率。并通过光谱分析技术，建立了基于高光谱植被指数——归一化植被指数和比值植被指数的棉田冠层特征信息的定量模型。经过对估算模型的精度检验和评价，最终筛选出表征棉花冠层结构特征参数的最佳估算模型。结果表明，基于归一化植被指数预测棉花叶面积指数，以幂函数（y=11.084x12.024，r=0.8076**）的模型为最优；基于比值植被指数预测棉花单位面积地上部鲜生物量，以指数函数（y=52.261·exp(0.1024x)，r=0.8114**）的估计模型为最优；基于比值植被指数预测棉花单位面积地上部干生物量，以指数函数（y=9.5552·exp(0.1133x)，r=0.8330**）的模型为最优。可见，利用高光谱遥感技术可以分析、模拟、评价、预测棉花冠层特征参量，为精准种植棉花提供了依据。 相似文献
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基于多视角反射光谱的冬小麦冠层叶片氮素营养监测研究 总被引：2，自引：0，他引：2
通过2个蛋白质含量不同的冬小麦品种和4个氮素水平的试验,研究传感器在垂直冬小麦垄平面上,冠层不同观测角度的反射光谱与叶片氮素营养的关系,改进小麦冠层氮素光谱诊断的理论与方法。结果表明,在本试验选择的7种植被指数光谱特征参量中,2个小麦品种均表现为比值植被指数（RVI[670,890]）与冠层叶片氮素含量（CLNC）相关性最高;不同视角的RVI与冠层叶片氮素含量关系中,0°、30°和90°的相关性最高;利用0°、30°和90°的RVI与CLNC进行模型拟合,其模型的决定系数是0°﹥30°﹥90°;在建立的0°模型中,京411小麦模型RMSE为0.2915,预测准确率为90.2%,中优9507模型RMSE为0.3827,预测准确率为87.2%。本研究证明改变反射光谱观测角度,能够提高冠层叶片氮素含量的光谱预测精度,不同小麦品种其光谱特征与冠层叶片氮素含量关系不同,在应用中要根据不同的小麦品种建立相应的模型。 相似文献
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Several spectrometer types for the detection of plant stress symptoms by measuring reflectance of crop canopies have been described in the literature. Only a few of them were field‐portable and combine both the visual (VIS) and near‐infrared (NIR) spectral ranges. In particular, NIR spectra enable considerable improvements in assessing crop properties. In the current study, a diode array two‐channel VIS/NIR spectrometer combination was adapted from laboratory to field application and optimized with regard to measuring configuration and procedure. Two plant canopies representing two extremes of morphological differentiation were studied. They consisted of a winter oilseed rape and a grass turf canopy of high vs. low morphological complexity. Derived from grass turf and winter oilseed rape canopy reflectance in the VIS and NIR spectral range vegetation indices (REIP, R850 and SRWI) were calculated. It was shown that the choice of sensor head configuration mainly affected sensitivity and accuracy of measurements, whereas the vegetation indices were mainly influenced by sensor‐target angle, sensor‐target distance, daytime of measurement and cloud coverage. However, most impairments were substantially reduced by using a continuous referencation. Best results were obtained using an open fibre optic cable, sensor‐target distance of 1 m in nadir direction and a measurement interval between 12.00 and 16.00 h at clear sky conditions. To show the applicability of the proposed configuration and measurement protocol, growth traits of a winter oilseed rape canopy were investigated at an early stage of development. Based upon vegetation indices, reductions in shoot dry matter, shoot‐N concentration and shoot water concentration were reliably detected. Conclusively, this paper studies the effect of sensor head configuration, sensor‐target angle, sensor‐target distance and daytime of measurement on observed canopy reflectance in the VIS and NIR spectral range. Additionally, it presents, for the first time, a comprehensive and integrated analysis of the way in which these factors affect vegetation indices (REIP, R850 and SRWI) derived from VIS and NIR spectra. The optimized procedure reduced interferences, expanded operation time and enabled high‐resolution reflectance measurements in the field. 相似文献
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基于宽范围动态植被指数的棉花冠层覆盖度监测 总被引：5，自引：3，他引：2
旨在利用宽范围动态植被指数对棉花冠层覆盖度进行监测,解决传统的利用归一化差值植被指数对冠层覆盖度较高时监测不准确(饱和)的问题。采用高光谱仪获取棉花不同时期不同覆盖度的冠层光谱反射率,通过对构成归一化差值植被指数的近红外波段反射率引入系数α来提高修正后的植被指数随棉花覆盖度变化的动态范围。当利用权重系数0.1≤α≤0.2对近红外波段反射率调整之后,新形成的宽范围动态植被指数用于监测不同覆盖度棉花时未出现“饱和”现象。利用宽范围动态植被指数建立的棉花覆盖度监测模型的决定系数r2＞0.948,对棉花冠层覆盖度进行监测,可以解决传统的归一化差值植被指数对冠层覆盖度较高时监测不准确(饱和)的问题,提高了植被指数对棉花冠层覆盖度监测的精度。 相似文献
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利用高光谱技术估测大豆育种材料的叶面积指数 总被引：2，自引：0，他引：2
叶面积指数(LAI)是反映田间作物长势及产量潜力的重要参数,规模化育种要求及时、快速、无损地获取大量育种材料的田间生长信息。本研究利用52份大豆品种(系)的2年田间试验,在盛花期(R2)、盛荚期(R4)及鼓粒初期(R5)测定大豆冠层反射光谱,同步测定大豆LAI和地上部生物量(ABM)。结果表明,不同生育期LAI与冠层光谱在可见光波段(426~710 nm)均表现显著负相关(P0.05),在近红外波段(748~1331 nm)均表现为显著正相关(P0.05)。根据文献已报道的植被指数与LAI的线性相关性分析,NDVI和RVI类型的植被指数能够较好地指示大豆LAI,进而在全光谱250~2500 nm范围内涵盖上述两种类型的植被指数,经对建立的大豆LAI线性与非线性模型综合评价,遴选出不同生育期敏感植被指数的最优估测模型。其中,R2期RVI(825,586)所建模型(y=0.03x1.83)、R4期RVI(763,606)所建模型(y=0.38e0.14x)及R5期RVI(744,580)所建模型(y=0.06x1.79)的预测表现最好,决定系数(R2)分别为0.677、0.639和0.664,相对标准误(RRMSE)均小于20%;模型验证的决定系数(R2*)分别为0.643、0.612和0.634,均根方误差(RRMSE*)约20%。进而发现针对LAI和ABM的RVI共性核心波段组合为R2期的825 nm和586 nm、R4期的763 nm和606 nm以及R5期的744 nm和580 nm。本研究结果可望为大豆规模化育种中获取大量不设重复试验材料的田间长势信息提供快速无损预测的技术支持。 相似文献
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基于冠层反射光谱的夏玉米叶片氮积累量估测 总被引：2，自引：1，他引：1
为实现夏玉米冠层氮素状况的实时无损监测,于2009—2010年连续2个生长季,通过不同玉米品种和施氮水平下的田间试验,研究夏玉米叶片氮积累量与冠层反射光谱的相关关系,提出叶片氮积累量的敏感光谱参数,并建立叶片氮积累量的定量估算模型。结果表明,夏玉米叶片氮积累量随施氮水平的提高而增加;可见光波段的460~670 nm和近红外区的780~1100 nm是监测玉米叶片氮积累量变化差异的敏感波段;归一化植被指数(NDVI)、优化的简单比值指数(MSR)、优化土壤调节植被指数(OSAVI)、修正土壤调整植被指数(MSAVI)和土壤调整植被指数(SAVI)与叶片氮积累量相关性较好。利用不同年际独立试验数据对监测模型进行检验,以OSAVI为自变量构建的叶片氮积累量监测模型效果最优,相关系数(r)为0.6745,均方根差(RMSE)为1.2368。利用本研究确立的玉米叶片氮积累量与冠层反射光谱的定量关系,可用来定量估测叶片氮积累量的变化状况。 相似文献
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油菜叶片气孔导度与冠层光谱植被指数的相关性 总被引：1，自引：0，他引：1
利用冠层光谱实时、无损和定量监测植物叶片气孔导度,对于改善作物水分利用效率以及产量和品质预测预报具有十分重要的意义。本研究采用裂区设计法(宁油18和宁油16两个品种)、两个供氮水平(N180：纯氮180 kg hm-2、P2O5 120 kg hm-2、K2O 180 kg hm-2和硼砂15 kg hm-2;N0：CK)于2007-2008年测定油菜冠层光谱反射率、叶片气孔导度以及叶面积指数(LAI)和叶片鲜、干生物量,利用各波段光谱反射率组合产生的植被指数,分析油菜叶片气孔导度的变化规律及其与光谱植被指数的相关性,从而建立光谱植被指数对叶片气孔导度的估算模型。结果表明,在整个生育期油菜叶片气孔导度呈“双峰”变化, LAI和叶片鲜、干生物量均呈单峰曲线变化;开花前光谱植被指数与油菜叶片气孔导度和油菜冠层叶片平均气孔导度均呈极显著正相关,且光谱植被指数对油菜冠层叶片气孔导度的拟合效果好于对油菜叶片气孔导度的。光谱植被指数与冠层叶片气孔导度的量化关系可为今后快速、无损、大面积的油菜作物气孔导度估算奠定一定基础。 相似文献