无人机热红外图像计算冠层温度特征数诊断棉花水分胁迫   总被引：8，自引：7，他引：1  

张智韬  边江  韩文霆  付秋萍  陈硕博  崔婷 《农业工程学报》2018,34(15):77-84

针对当前无人机热红外遥感诊断作物水分胁迫状况精度不高的问题,该文以4种水分处理的花铃期棉花为试验对象,利用六旋翼无人机搭载热红外传感器,连续5 d采集中午13点的棉花冠层高分辨率热红外影像,通过Canny边缘检测算法将热红外图像中的土壤背景有效剔除,应用温度直方图验证剔除效果,然后计算棉花冠层温度特征数,包括冠层温度标准差(standard deviation of canopy temperature,CTSD)和冠层温度变异系数(canopy temperature coefficient of variation,CTCV);分别研究棉花冠层温度特征数与棉花叶片气孔导度Gs、蒸腾速率Tr、水分胁迫指数(crop water stress index,CWSI)和土壤体积含水率(soil volumetric water content,SWC)的相关关系,并分析冠层温度特征数对诊断棉花水分胁迫的适用性。研究结果表明:棉花冠层温度特征数与表征棉花水分胁迫的生理指标和物理指标都具有较高的相关性,最大的决定系数R2为0.884;棉花冠层温度标准差CTSD和变异系数CTCV与Gs、Tr、CWSI、SWC的决定系数R2分别为0.884、0.625、0.673、0.550和0.853、0.583、0.620、0.520,冠层温度标准差CTSD对作物水分胁迫的敏感程度更高,可以作为诊断作物水分胁迫的新指标。该研究提出冠层温度特征数的计算方法仅需要无人机热红外影像数据,相比其他诊断作物水分胁迫状况的温度指标具有较大的应用潜力。  相似文献   

基于无人机遥感影像的玉米冠层温度提取及作物水分胁迫监测   总被引：3，自引：3，他引：0  

张智韬  于广多  吴天奎  张誉馨  白旭乾  杨帅  周永财 《农业工程学报》2021,37(23):82-89

针对当前无人机热红外遥感提取冠层温度不准确、监测作物水分胁迫状况精度不高的问题,该研究以不同水分处理的拔节期夏玉米为研究对象,利用无人机获取试验区域热红外和可见光图像资料,分别采用Otsu算法、EXG-Kmeans算法和Otsu-EXG-Kmeans算法获取冠层区域图像,并对提取结果进行精度评价,而后采用最优算法求得对应作物水分胁迫指数（Crop Water Stress Index,CWSI）,通过分析CWSI同土壤含水率相关关系以及CWSI日平均变化趋势来监测玉米水分亏缺状况。结果表明：1）相比于其他方法,Otsu-EXG-Kmeans算法对冠层温度提取精度更高（用户精度为95.9%）,提取的冠层温度更接近实测温度（r=0.788）,可以准确获取图像冠层温度。2）相比于冠层温度,CWSI与土壤含水率的相关性更高（r= -0.738）,CWSI日平均变化趋势更符合实际情况,可更加精确地监测玉米缺水状况。该研究为无人机遥感精准监测作物水分胁迫状况提供参考。  相似文献   

基于冠层温度的夏玉米水分胁迫指数模型的试验研究   总被引：8，自引：3，他引：5  

崔晓  许利霞  袁国富  王卫星  罗毅 《农业工程学报》2005,21(8):22-24

探讨并建立了适合于中国华北地区夏玉米水分状况监测的作物水分胁迫指数(CWSI)模型。通过不同的田间试验处理和观测,得到了适合夏玉米的CWSI经验模型中的经验关系,且表现明显。该研究建立了不同生育阶段的经验模型,经过初步的检验和分析,认为这一模型是合理的,可以应用于田间的基于冠层温度信息的夏玉米水分状况监测。  相似文献   

基于冠层温度的夏玉米水分胁迫理论模型的初步研究   总被引：5，自引：3，他引：5  

王卫星  宋淑然  许利霞  袁国富  崔晓 《农业工程学报》2006,22(5):194-196

该文探讨并建立了适合于中国华北平原夏玉米的作物水分胁迫指数(CWSI)模型。通过对夏玉米的冠层最小阻力、零平面位移和粗糙度进行分生育阶段取值，得到了适合于夏玉米的水分胁迫指数模型。  相似文献   

作物冠层表面温度诊断冬小麦水分胁迫的试验研究   总被引：16，自引：7，他引：16  

袁国富  罗毅  孙晓敏  唐登银 《农业工程学报》2002,18(6):13-17

利用红外测温装置能够观测获得作物的冠层表面温度,从而诊断作物是否遭受水分胁迫。基于这种技术,使用作物水分胁迫指数CWSI反映我国华北平原地区冬小麦的水分胁迫状况。研究比较了作物水分胁迫指数CWSI的经验模式和理论模式,根据它们的波动特征,可以看出用CWSI经验模式反映华北地区冬小麦水分胁迫不很理想。研究分析了作物水分胁迫指数理论模式与其他一些反映作物水分状况的指标,包括叶水势、叶片气孔阻力,叶片最大净光合速率以及土壤水分含量之间的关系,结果表面理论模式与上述这些指标关系良好,表明其很好地反映了作物的水分胁迫特征。该研究给出了适合于我国华北平原地区冬小麦的作物水分胁迫指数计算的主要参数。研究从实际田间应用的可能性出发,分析并提出了作物水分胁迫指数经验模式和理论模式应用的改进方向  相似文献   

红壤施氮对玉米水分胁迫指数的影响   总被引：1，自引：0，他引：1  

陈家宙  林丽蓉  吕国安  王双 《植物营养与肥料学报》2010,16(5):1114-1119

为了探讨干旱条件下红壤水氮管理措施,在田间遮雨小区设置连续0～32 d不灌水的7个干旱水平和N 0、140、280 kg/hm23个施氮水平的试验,研究了氮肥对夏玉米作物水分胁迫指数(Crop water stress index,CWSI)的影响。结果表明,CWSI可以指示红壤干旱时玉米水分胁迫状况,但增施氮肥后,CWSI与产量的关系发生了偏移。在CWSI低于0.20时,增施氮肥对CWSI无明显影响;在CWSI大于0.20时,增施氮肥使玉米产量下降,高量氮肥还使CWSI上升,作物受旱加剧。说明增施氮肥对CWSI的影响因玉米干旱胁迫程度和施氮量而异。  相似文献   

光照与阴影对无人机热红外遥感监测土壤含水率的影响          下载免费PDF全文

张智韬  刘畅  张秋雨  杨晓飞  杨宁  王天阳  耿宏锁  左西宇 《农业工程学报》2023,39(23):164-173

为探究作物冠层受阳光直射或阴影遮挡对无人机热红外遥感诊断作物水分胁迫、监测土壤含水率的影响，该研究以不同灌溉处理的夏玉米为研究对象，将热红外图像划分为光照冠层、阴影冠层、光照土壤、阴影土壤4个部分，分别提取光照温度与阴影温度后计算了11:00、13:00、15:00的冠气温差（冠层温度与大气温度之差，ΔT）、作物水分胁迫指数（crop water stress index，CWSI）、蒸发比（潜热通量与有效能量的比值，evaporative fraction，EF），并对比了3种指数在不同时刻使用光照温度（ΔT_L、CWSI_L、EF_L）与阴影温度（ΔT_S、CWSI_S、EF_S）后对土壤含水率的监测效果变化情况。结果表明：1）3种指数的监测效果会随时间发生变化，11:00与15:00时EF监测效果较好，13:00时CWSI监测效果较好，ΔT的监测效果较差但随时间波动最小；2）拔节期在区分光照温度与阴影温度后监测效果在11:00时提升幅度最大，EF、EF_S、EF_L的R²分别为0.54、0.65、0.78，CWSI、CWSI_S、CWSI_L的R²分别为0.47、0.64、0.70，抽雄期与灌浆期使用光照温度对监测效果提升不大，但使用阴影温度的指数监测效果有明显降低，在13:00时CWSI_S较CWSI有最大降幅，R²降幅分别为0.11、0.06；3）在拔节期与抽雄期使用11:00的EF_L，在灌浆期使用13:00的CWSI能取得最好的土壤含水率监测效果，预测土壤含水率的R²分别为0.75、0.75、0.89。该研究可以为无人机热红外监测土壤含水率提供参考。  相似文献   

基于多光谱和气象参数的菜心水分胁迫指数反演          下载免费PDF全文

王卫星  杨明欣  高鹏  谢家兴  孙道宗  曹亚芃  骆润玫  蓝于洋 《农业工程学报》2022,38(6):157-164

作物水分胁迫指数（Crop Water Stress Index，CWSI）的监测对掌握作物的水分状况、指导灌溉具有重要意义。该研究以菜心为试验对象，测量了不同土壤水分条件下的冠层温度，采集了空气温度、相对湿度、风速、光合有效辐射和4个波段（450、650、808、940 nm）的光谱反射图像，并计算了归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index，NDVI）、差值植被指数（Difference Vegetation Index，DVI）、再归一化差值植被指数（Re-Difference Vegetation Index，RDVI）和转换型土壤调整指数（Optimized Soil-Adjusted Vegetation Index，OSAVI）等，通过支持向量回归（Support Vector Regression，SVR）分别构建了CWSI上基线、CWSI下基线和冠层温度的反演模型。结果表明，菜心在450和650 nm的冠层光谱反射率在0～0.1之间，在808和940 nm的反射率较高，在0.4～0.6之间，当菜心由营养生长阶段进入生殖生长阶段，808和940 nm的反射率有所上升。植被指数能反映菜心的生长状态和植被覆盖度，随着冠层温度的升高，NDVI、DVI、RDVI上升，OSAVI下降；而同一个水分处理组在不同生长期的植被指数有明显的差异，生殖生长期的植被指数变化范围小于营养生长期。结果表明，使用空气温度、相对湿度、风速、光合有效辐射反演CWSI上、下基线具有可行性，决定系数均大于0.75；使用植被指数反演菜心在两个生长期的冠层温度具有较好精度，决定系数均大于0.7。基于反演值计算的CWSI与基于测量值计算的CWSI有较好的相关性，决定系数为0.70；CWSI与气孔导度是负相关的关系，决定系数为0.53。该研究应用气象参数反演CWSI上基线和CWSI下基线，利用植被指数反演冠层温度，基于SVR的模型反演值达到了一定的拟合效果，为实现菜心水分胁迫指数的光谱监测提供支持。  相似文献   

作物水分胁迫指数与土壤含水量关系探讨   总被引：5，自引：1，他引：5  

赵晨  罗毅  袁国富  于强 《中国生态农业学报》2001,9(1):34-36

基于冠层温度的作物水分胁迫指标CWSI（CropWater StressIndex)广泛用于指导作物灌水时间,利用自动气象站的观测资料分别计算了不同供水处理条件下冬小麦中午12：00的作物水分胁迫指数。并将作物水分胁迫指数和对应的土壤含水量进行相关分析。以探讨用作物水分胁迫指数确定灌水量的可行性。结果表明,二者呈一定相关性,但相关关系不密切,复相关系数为0.54,作物水分胁迫指数随土壤含水量的降低呈明显的增大趋势。作物水分胁迫指数随气象因子的波动表现出明显的波动性,且在作物遭受较严重水分胁迫下波动性更强,这预示着利用作物水分胁迫指数直接定量标识作物土壤水分状况的可靠性不强。  相似文献   

夏玉米水分胁迫判别指标的研究   总被引：7，自引：2，他引：7  

刘海隆  杨晓光 《中国农业气象》2002,23(3):22-26

通过定点实验，研究了夏玉米不同水分胁迫条件下叶水势、冠层温度的变化特征，结果表明，土壤水分胁迫使夏玉米的叶水势降低，冠层温度升高，冠气温差增大。通过与良好供水的田块对照表明，叶水势和冠层温度可以作为作物水分胁迫的判别指标。  相似文献   

江西省可持续发展动态分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

赵先贵  马彩虹  肖玲  兰叶霞 《中国生态农业学报》2011,19(4):936-939

基于生态足迹理论, 提出了生态压力指数、生态占用指数和生态经济协调指数3 个概念, 并构建了可持续发展评价模型。利用该模型对江西省1990~2007 年的生态安全、消费水平、生态与经济协调发展状况进行定量研究, 结果表明: 江西省的生态压力指数从1990 年的1.56 增高到2007 年的1.96, 17 年间生态压力指数提高25.64%, 生态环境始终处于很不安全状态(2 级); 生态占用指数从1990 年的0.79 逐年提高到2007 年的0.88, 始终属于较贫穷状态(2 级); 生态经济协调指数从1990 年的0.50 逐年降低到2007 年的0.45, 始终处于很差等级(1 级); 可持续发展指数从1990 年的0.19 逐渐降低到2007 年的0.13, 始终处于很差等级(1 级)。  相似文献   

几个大麦品种(系)的耐盐性评价   总被引：4，自引：2，他引：2  

申玉香  乔海龙  陈和  陈建  沈会权  傅伟 《核农学报》2009,23(5):752-757

以发芽势(率)盐害指数、发芽指数下降率、产量及构成因素等为指数,对苏啤3号、苏啤4号、单二、扬农啤5号、盐99098、盐丰一号、C2118、西引二号等几个大麦品种(系)进行了耐盐性试验研究。试验结果表明:低NaCl胁迫浓度对参试品种(系)的影响不大,高盐胁迫(NaCl浓度大于60mg/ml)导致上述指标明显下降。品种不同对盐分胁迫的反映不同。芽期耐盐性综合评价结果得出参试品种(系)的耐盐顺序依次为C2118=盐丰一号>扬农啤5号>苏啤4号>西引二号>单二>苏啤3号>盐99098;盆栽试验耐盐性顺序依次为C2118>盐丰一号>苏啤4号>扬农啤5号>西引二号>单二>盐99098>苏啤3号。芽期和成熟期均耐盐的大麦品种(系)为C2118、盐丰一号、苏啤4号、扬农啤5号,可作为耐盐品种(系)直接在盐碱土种植或作为耐盐种质资源利用。  相似文献   

长期施肥对栗褐土区土壤-作物系统可持续性的影响     

黄学芳  王娟玲  黄明镜  赵聪  刘化涛 《中国生态农业学报》2018,26(8):1107-1116

利用长期施肥定位试验开展土壤-作物系统的可持续性评价,可为农田合理施肥和管理提供理论支撑。在黄土丘陵区栗褐土农田进行了26年长期肥料定位试验,设置8个处理,分别是不施肥(CK)、单施氮肥[120.0 kg(N)·hm~(-2),N]、氮[120.0 kg(N)·hm~(-2)]和磷[75 kg(P_2O_5)·hm~(-2)]肥配施(NP)、单施低量有机肥(22 500 kg·hm~(-2),M1)、低量有机肥与氮肥配合施用(M1N)、低量有机肥与氮磷肥配合施用(M1NP)、高量有机肥(45 000 kg·hm~(-2))与氮肥配合施用(M2N)和高量有机肥与氮磷肥配合施用(M2NP)。测定了19项指标,根据三角性面积法计算了土壤养分指数、土壤微生物指数、作物指数和可持续性指数,分析讨论了长期施肥对栗褐土区土壤-作物系统可持续性的影响。结果表明:1)N、M1处理的可持续性指数较CK分别提高27.1%、141.7%,但较临界值(1.30)低53.1%和10.8%;NP处理的可持续性指数虽然较N处理提高62.3%,但仍比临界值(1.30)低23.8%。说明长期单施氮肥、低量有机肥和氮磷配施下土壤-作物系统均不可持续。2)施用无机肥处理(N和NP)的土壤养分指数、土壤微生物指数和作物指数较CK提高7.1%和46.4%、-6.0%和25.4%、40.0%和60.0%;单施低量有机肥(M1)的土壤养分指数、土壤微生物指数和作物指数较CK提高98.2%、41.8%和31.7%。说明施用无机肥有利于作物指数的提升,而施用有机肥有利于土壤养分指数和土壤微生物指数的提升。3)M1N处理的土壤养分指数(1.06)、土壤微生物指数(1.04)、作物指数(1.00)和可持续性指数(1.38)均超过或等于临界值,使土壤-作物系统具有较好的可持续性。4)M1NP、M2N、M2NP处理的土壤养分指数较M1N处理分别提高21.7%、37.7%和72.6%,土壤微生物指数较M1N处理分别提高15.4%、7.7%和18.3%,作物指数与M1N处理相比差异很小,可持续性指数较M1N处理分别提高28.3%、32.6%和68.1%。说明在M1N基础上再增施磷肥或有机肥,可持续性指数可进一步提升是由于土壤养分指数和土壤微生物指数提高的缘故,同时也增加了潜在的环境风险。适量有机肥与无机氮配合施用(M1N)是实现栗褐土区土壤-作物系统可持续生产的较佳施肥模式。  相似文献   

宝天曼栎类天然林群落环境解释的多元分析          下载免费PDF全文

闫东锋  杨喜田 《中国水土保持科学》2011,9(2):100-105

 利用宝天曼自然保护区32块野外样地调查资料,通过选取21个分别代表植被群落、地形和环境的指标,采用主成分分析、聚类分析和典范相关分析方法,分别对三者之间的定量耦合关系进行分析。主成分分析结果表明,海拔和土壤厚度是指示植被变化的敏感指标;聚类分析结果显示,样地沿海拔梯度有规律分布,在划分的3种群落类型间,随着海拔的增加,土壤厚度在加大,而土壤含水量在减少,乔木种类增加而灌木、草本种类减少;植被、地形、环境指标集团的典范相关分析结果表明,地形与植被指标、环境与植被指标之间都存在者显著的相关关系,而地形与环境之间的相关关系并不显著,乔木种类及林分密度的变化能很好地反映地形和土壤的变化。  相似文献   

农业旱情遥感指数验证与不确定性分析   总被引：3，自引：0，他引：3  

牟伶俐  吴炳方  闫娜娜  黄慧萍  李强子 《水土保持通报》2007,27(2):119-122

以山西省太谷与山东省济宁试验为例,对极轨气象卫星农业旱情遥感监测指数进行验证,并对其不确定性进行分析。山西省太谷试验结果表明,旬温度条件指数(T),植被条件指数(V),植被健康指数(H)与土壤湿度有较高相关性(R2分别达到0.51,0.50,0.56),日部分指数相关性更高(R2分别达到0.58,0.45,0.60);山东省济宁日指数与土壤湿度相关性比太谷的高(T,V,H的R2分别达到0.93,0.66,0.97),但是两地区叶面缺水指数(W)与土壤湿度的相关性都很低,验证结果表明,利用H与T较适合农业旱情监测。另外在对比分析2个地区试验结果的基础上,从作物种植结构、监测时间尺度、植被生理状况,以及指数本身特性等角度分析了农业旱情监测中的不确定性。  相似文献   

嫩江大堤植物根系固土护堤功能研究   总被引：16，自引：0，他引：16  

代全厚  张力 《中国水土保持》1998,(12):36-38

通过对嫩江大堤护坡植物根系及土壤抗冲、抗蚀及抗剪强度的测定分析,发现同一地段土壤的抗冲、抗蚀（水稳性）指数及抗剪强度均是表土层大于底土层。植物根系有较强的固持土壤功能,抗冲指数与根长、根量间有明显的相关性,单相关系数分别为０９１４６和０８１９７。有机质含量高的土壤抗蚀性强,水稳性指数大,土壤抗蚀性与有机质含量间的相关系数为０９１３２,与根长和根量的相关性相对较低,单相关系数分别为０８１３７和０８０９１。土壤稳定性与植物根量关系密切,根量大,其抗剪强度就大,相关系数为０９８１４。在现有的植物中,牛毛草地抗蚀能力最大,其固土护坡护堤功能最强,应大力推广。  相似文献   

陕北黄土区植被特征对坡面微地形的响应   总被引：1，自引：0，他引：1  

卢纪元  朱清科  陈文思  王瑜 《中国水土保持科学》2016,(1):53-60

为掌握陕北黄土区不同植被特征对坡面微地形的响应,以陕西省吴起县合沟流域半阴、半阳2个坡向的原状坡及其5种微地形为研究对象,分析对比不同坡向各类微地形的物种组成、草本生物量、植被盖度及植物多样性特征.结果表明:1)各类微地形植物群落的物种组成、植被盖度、草本生物量及植物多样性指数多优于原状坡,其中切沟和塌陷的植被状况最优,其次为浅沟和缓台,陡坎最差;2)各类微地形植物群落的Simpson指数与Shannon-Wiener指数变化趋势一致,均为切沟＞塌陷＞缓台＞浅沟＞陡坎＞原状坡,其中切沟和塌陷的植物群落所处的自然演替阶段高于其他微地形;3)经过15年自然恢复,半阳坡形成以星毛委陵菜、赖草等多年生草本植物为优势种的植物群落,半阴坡形成以铁杆蒿、茭蒿等地带性多年生草本植物为优势种的植物群落,半阴坡各类微地形植物群落的物种组成状况、草本生物量、植被盖度以及植物多样性特征指数均优于半阳坡.掌握不同微地形植被配置的差异,有助于提高陕北黄土区植被恢复措施的有效性和持续性.  相似文献   

重庆市土壤重金属污染的功能分异评价     

李真熠  赵超凡  杨志敏  陈玉成 《农业环境与发展》2013,(4)

在重庆市旱作粮地、稻田土壤、蔬菜基地、植烟土壤、果园土壤、茶园土壤、淹没区土壤和主城区土壤8种功能类型的土壤上采集了1076个土壤样品,分析了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等8种重金属赋存量,并采用富集系数、内梅罗指数、地质累积指数和潜在生态危害指数4种方法评价其重金属污染状况。结果表明,重庆市土壤优先控制的重金属元素为Cd、Hg,优先控制的功能类型土壤为主城区街道土壤、植烟土壤和旱作粮地。  相似文献   

区域森林景观资源承载力评价方法的探讨——以江西省婺源县为例   总被引：1，自引：0，他引：1  

欧阳勋志  廖为明 《中国生态农业学报》2007,15(6):148-151

通过对森林景观资源承载力内涵及其特点的探讨,提出以承载指数(承载量/承载力)评价森林景观资源的承载状态。采用理论分析和专家咨询相结合的方法,构建由经济、生态和游憩3个层次共15个指标组成的森林景观资源承载力评价指标体系,建立承载指数计算模型。并以江西省婺源县为例,应用层次分析法确定指标权重,明确各指标的计算方法,对该区域森林景观资源承载力进行了计算。结果表明,研究区域综合森林景观资源承载指数为0.3559,森林景观资源总体上处于弱载状态,生态和游憩承载指数更低,分别为0.2308和0.2448;经济承载量接近满载,承载指数达0.9710。调减对森林景观资源的经济需求是提高研究区森林景观资源综合承载力的关键,而控制能源性消耗和加强果木林发展是提高综合承载力的主要措施。  相似文献   

三峡库区重金属含量空间分布及污染状况     

郭宜薇  丁文峰  朱秀迪  崔威 《水土保持通报》2021,41(6):105-112

[目的] 对三峡库区坡面土壤与消落带沉积泥沙中重金属含量特征开展研究,为该区重金属污染评价提供理论与数据支持。[方法] 在三峡库区选取53个采样点,分析区域内坡面土壤与消落带沉积泥沙中Cr,Cu,Pb,Zn,Mn 5种重金属元素的含量,利用单因子污染指数法、内梅罗综合指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法开展污染状况评价。[结果] 研究区域内重金属含量平均值大小依次为：Mn>Zn>Cr>Cu>Pb,仅Cu,Zn和Mn存在污染。Zn和Mn在消落带沉积泥沙与坡面土壤中皆富集,而Cu仅在坡面土壤中富集。研究区域内重金属在空间分布上呈上、下游高,中游低分布。单因子污染指数法表明,研究区内仅存在Zn （P_ia=1.07）的轻度污染与Mn （P_ia=2.65）的中度污染。研究区域内梅罗综合指数为2.93,为中度污染。根据地累积指数法,研究区域内仅存在Mn轻度污染,其余重金属皆为无污染。Cr,Cu,Pb,Zn,Mn的潜在生态危害皆为轻微生态危害;研究区域的综合生态危害指数为14.09,为轻微生态危害。[结论] 研究区域内Cr含量主要受到研究区地质背景影响,而Cu,Pb,Zn和Mn含量同时受到地质背景与人类活动的影响。研究区内存在Mn和Zn污染,且有轻微生态危害。  相似文献