遥感与作物生长模型数据同化应用综述   总被引：8，自引：6，他引：2  

黄健熙  黄海  马鸿元  卓文  黄然  高欣然  刘峻明  苏伟  李俐  张晓东  朱德海 《农业工程学报》2018,34(21):144-156

遥感是获取大面积地表信息最有效的手段,在农业资源监测、作物产量预测中发挥着不可替代的重要作用;作物生长模型能够实现单点尺度上作物生长发育的动态模拟,可对作物长势以及产量变化提供内在机理解释。遥感信息和作物生长模型的数据同化有效结合二者优势,在大尺度农业监测与预报上具有巨大的应用潜力。该文系统综述了遥感与作物生长模型的同化研究,概述了遥感与作物生长模型数据同化系统的构建,在归纳国内外研究进展的基础上,总结了当前主流同化方法的特点以及在不同条件下的同化效果。进而具体分析影响同化精度的关键环节,明确了相关科学概念,并相应指出改善精度的策略或者方向。最后从多参数协同、多数据融合、动态预测、多模型耦合以及并行计算环境5个方面展望了遥感与作物生长模型数据同化的未来研究重点和发展趋势,同时结合农业应用现实需求,介绍一种数据同化与集合数值预报结合的应用框架,为大区域、高精度同化研究提供新的思路与借鉴。  相似文献   

改进自适应分水岭方法分割棉花叶部粘连病斑   总被引：2，自引：2，他引：0  

张建华  韩书庆  翟治芬  孔繁涛  冯鑫  吴建寨 《农业工程学报》2018,34(24):165-174

针对棉花叶部病斑相互之间存在粘连问题,该文提出了一种自适应分水岭分割方法。该方法在H-minima分水岭分割方法基础上,结合最小二乘圆法误差理论,对图像中每个连通分量进行最小二乘圆拟合,并计算最小二乘圆误差值,通过最小二乘圆误差值大小判断每个连通分量的轮廓不规则度,针对不同轮廓不规则度确定H-minima变换的极小值阈值,根据不同极小值阈值实现棉花叶部粘连病斑的分水岭分割。不同数量粘连病斑分割试验结果表明:该方法实现了棉花叶部粘连病斑数量从2个粘连至5个粘连病斑的自动分割,分割准确率为91.25%,平均运行时间为0.088 s。不同分割方法对比结果显示:该方法能实现对棉花轮纹病、褐斑病、炭疽病、叶斑病和棉铃疫病共5种病害的粘连病斑自动分割,并将距离分水岭分割方法、梯度分水岭分割方法、标记分水岭分割方法、Chan-Vese方法、高斯混合方法与该文方法比较,正确分割率分别为67.8%、36.4%、83.7%、70.3%、82.1%、93.5%,该方法优于其他5种分割方法,有效抑制了过分割问题;在复杂背景、光照不均匀、病斑大小不一致等复杂条件下,该文方法也能较好地实现粘连病斑的分割。该方法不仅能对棉花叶部粘连病斑自动分割,也能为其他作物叶片粘连病斑分割提供参考。  相似文献   

基于自适应差分进化算法的水稻物候期预测模型参数自动校正   总被引：1，自引：1，他引：0  

姜海燕  赵空暖  汤亮  李玉硕  杨华 《农业工程学报》2018,34(21):176-184

进化算法在作物模型参数校准领域已有广泛应用。由于作物模型的结构包括多组常微分方程,具有非线性、不连续、多峰值特点,因此针对作物模型特点选择合适的进化算法尤为重要。同时,进化算法自身参数对算法性能有较大影响,这些参数选择往往靠经验得出,增加了优化算法在模型参数校准过程中的不确定性。该文针对进化算法应用到作物物候期模型参数校准过程中存在着算法选择和算法参数不确定性问题,以水稻RiceGrow物候期模型为应用对象,分析比较了3类进化算法应用的精度、收敛速度以及稳定鲁棒性。比较的进化算法包括差分进化系列算法（标准差分进化算法和自适应控制参数改进差分进化算法）,协同进化遗传算法系列（个体优势遗传算法、M-精英协同进化算法）以及粒子群算法系列（标准粒子群算法、基于自主学习和精英群的多子群粒子群算法）。研究利用武育粳、雪花粘等5个品种在江苏宜兴、兴化和广东高要等不同生态点的多年田间试验资料展开量化分析。结果表明：1）利用自适应控制参数改进差分进化算法校准水稻物候期模型的品种参数准确性较高,算法自身参数易于确定。物候期模型校准以后在拔节期、抽穗期、成熟期的RMSE为1.7～4.6 d、NRMSE为1.8%～5.8%、MAD 为 1.4～3.3 d、R2为 0.977～0.997,比GA系列平均分别小0.634 d、0.608%、0.453 d、0.09%,比PSO系列平均小1.399 d、1.35%、1.039 d、0.23%。 2）自适应控制参数改进差分进化算法在水稻物候期模型参数校准问题上表现出良好的收敛速度及稳定鲁棒性。重复校准试验100次的目标函数标准偏差趋近于0,每次校准得到的品种参数值标准偏差较其他算法最小。在达到同样精准度的情况下,比标准差分算法收敛速度平均快117代,适用于实际应用实践。  相似文献   

基于色饱和度三维几何特征的马铃薯芽眼识别   总被引：2，自引：2，他引：0  

李玉华  李天华  牛子孺  吴彦强  张智龙  侯加林 《农业工程学报》2018,34(24):158-164

芽眼准确识别是马铃薯种薯自动切块的前提,为降低误识别率,提高芽眼识别率和可靠性,提出基于色饱和度三维几何特征的马铃薯芽眼识别方法。对S分量在三维几何空间进行分析提出了以其纵向截面曲线及其一阶导数为基础的4个特征向量,利用四特征综合判定准则进行芽眼纵向识别,然后根据芽眼横向特点对芽眼纵向识别结果进行再次筛选,降低芽眼误识别率。试验结果表明:该方法芽眼识别率达91.48%,其中,未发芽芽眼识别率92.21%,已发芽芽眼识别率89.00%,芽眼误识别率4.32%,识别单幅图像的平均耗时为2.68s。因芽眼误识别造成种薯切块无芽眼的概率小于1.01%。试验证明该方法抗干扰能力强,能有效降低误识别率,防止种薯切块无芽眼引起的缺苗现象,可为马铃薯种薯自动切块机芽眼识别提供参考。  相似文献   

营养液浓度对水稻机插水培毯状苗秧苗素质及产量的影响   总被引：2，自引：1，他引：1  

李玉祥  解双喜  刘扬  丁艳锋  王绍华  刘正辉  唐设  丁承强  陈琳  李刚华 《农业工程学报》2018,34(24):201-209

为探明机插水稻育秧新方法——水培毯状苗育秧方法壮秧培育适宜的营养液浓度,以武运粳24号(常规粳稻)和6两优9368(杂交籼稻)为试验材料,分析不同水培营养液浓度(S1、S2、S4、S8,分别表示营养液浓度为原液浓度的1、2、4、8倍,原液组成为:0.643 g/kg N、0.615 g/kg P2O5、0.359 g/kg K2O、127.2 mg/kg Mg、26.34 mg/kg Fe、8.26mg/kg Mn、0.11 mg/kg Mo、0.66 mg/kg B、0.99 mg/kg Zn、1.405 mg/kg Cu、49 mg/kg SiO2、709.1 mg/kg Ca)对水培毯状苗育秧方法秧苗素质、机插质量、大田群体生长及产量形成的影响。结果表明,移栽前秧苗地上部干物质积累量、苗基宽、发根力、叶片和根系氮含量、叶面积指数、光合速率总体上均随着营养液浓度的增加呈增加趋势;然而,高营养液浓度处理时秧苗根系生长受到抑制(干物质积累小、根系活性低),叶片和根系丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量升高、抗氧化酶活性(超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD))下降,成苗率变差,机插空穴率升高。低营养液浓度(S1)处理的秧苗素质弱、机插大田后返青活棵慢、分蘖发生延迟、干物质积累量低、穗数不足而影响产量(武运粳24号为10.74 t/hm~2,6两优9368为10.96 t/hm~2);随着营养液浓度的增加(S2～S4),产量呈增加趋势(S2和S4处理下,武运粳24号产量分别为12.09和11.64 t/hm~2,6两优9368分别为12.16和12.47 t/hm~2);但产量并没有随着营养液浓度的升高而持续增加,S8处理下,武运粳24号产量为11.59t/hm~2,6两优9368产量为11.48 t/hm~2),主要受限于穗数不再增加,且穗粒数有下降趋势。因此,水培毯状苗育秧方法适宜的水培营养液浓度,常规粳稻武运粳24号为S2(2倍于原液浓度),杂交籼稻6两优9368为S2～S4(2～4倍于原液浓度)。  相似文献   

两茬收割饲用甜高粱灌溉定额试验研究     

王增丽  董平国  韩万海 《排灌机械工程学报》2018,36(12):1312-1316

为探索饲用甜高粱最佳灌溉定额和节水效果,设置了不同灌溉定额(2 400, 3 000, 3 600, 4 200, 4 800 m³/hm²)对两茬收割饲用甜高粱生长和生物产量的影响的田间试验.结果表明,甜高粱茎粗和株高的峰值分别出现在播后62 d和158 d.随灌溉定额增加甜高粱在形态上表现为株高增加、茎粗减小的趋势.在头茬收割(播后76 d)时,株高日增长率最大,为4.00~4.89 cm/d.两茬收割甜高粱鲜生物学产量为63.9~115.5 t/hm²,干生物学产量为12.7~21.4 t/hm²,全生育期耗水量为326.95~504.24 mm,鲜生物学产量WUE为15.53~24.63 kg/m³,干生物学产量WUE为3.89~4.51 kg/m³.灌溉定额为4 200 m³/hm²时,甜高粱总鲜、干生物量最大,灌溉定额为4 800 m³/hm²时,甜高粱总鲜、干生物量增幅不大.从节水和增加生物量角度而言,畦灌方式下的两茬收割饲用甜高粱全生育期灌水4次,灌水定额为1 050 m³/hm²,灌溉定额为4 200 m³/hm²的灌溉效果最佳.  相似文献   

含盐土壤不同作物根系分布对水盐分布的影响   总被引：2，自引：0，他引：2  

侯晨丽  田德龙  徐冰  李仙岳 《排灌机械工程学报》2018,36(10):1059-1064

以相同含盐水平农田种植的紫花苜蓿与玉米为研究对象,研究根系分布变化对水盐分布的影响,为盐渍化土壤紫花苜蓿合理化种植提供参考.结果表明:整个生育期0~100 cm苜蓿平均土壤含水率显著低于玉米,深层60~100 cm土壤平均含水率比玉米低1.98%,其有效利用深层水分.土壤平均储盐量随时间上下波动逐渐减小,二者盐分分布规律不同,苜蓿8月前后浅层土壤盐分均匀分布,玉米主要体现在8月后期.苜蓿脱盐率显著高于玉米,生长后期苜蓿深层根系占比增大,根系分布密集土层,脱盐效果明显.苜蓿细根根长密度与HCO₃^-呈正相关关系,HCO₃^-随根长密度增大而增大,土壤中HCO₃^-可减缓K⁺+Na⁺,Cl^-增加,使作物土壤达到降盐效果.  相似文献   

基质类型及烯效唑对不同秧龄晚稻机插质量和产量的影响   总被引：6，自引：0，他引：6  

张均华  林育炯  黄洁  白志刚  Sajid Hussain  朱练峰  曹小闯  金千瑜 《农业工程学报》2018,34(1):44-52

为明确基质类型及烯效唑对不同秧龄晚稻秧苗生理特征及本田期生长发育特性的影响,确定适宜晚稻机插育秧的基质类型、烯效唑浸种措施及秧龄,该研究以嘉58为供试晚稻品种,以2种代表性育秧介质(营养土和轻型无土育秧基质)为研究对象,采用2种(清水浸种和25 mg/L烯效唑浸种)外源生长调控措施,阐明了不同育秧介质和烯效唑浸种对不同秧龄晚稻秧苗生理特征、机插质量的影响及调控技术。结果表明,随晚稻秧龄延长,秧苗地上部分干物质量显著增加,叶片SPAD值和根系活力先增加后降低;水稻全生育期延长,大田生育期缩短。采用烯效唑浸种可提高秧苗素质,浸种处理秧苗茎基宽约增加0.1~0.2 mm,株高显著降低,叶片SPAD值和根系活力显著提高。短秧龄条件下烯效唑浸种对秧块质量和机插质量影响较小,长秧龄条件下烯效唑浸种可有效提高成苗率和大田基本苗数,降低漏插率和伤秧率。采用营养土育秧时最适机插秧龄为18 d,轻型无土基质育秧适宜机插秧龄为18~24 d。秧龄大于24 d时,烯效唑浸种可提高营养土育秧晚稻有效穗数和每穗粒数,增加晚稻产量,且秧龄越长,烯效唑浸种的增产效果越显著。烯效唑浸种对轻型无土基质育秧的产量影响较小。采用轻型无土育秧基质培育机插晚稻秧苗,产量高于常规营养土处理,适宜晚稻机插育秧。研究结果可为提升晚稻种植机械化水平提供重要参考。  相似文献   

适应气候变化的中国农业种植结构调整研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

李阔  许吟隆 《中国农业科技导报》2017,19(1):8-17

近百年来,全球正经历一次以变暖为主要特征的气候变化,随着气候变化及其所带来的影响日益显著,目前适应气候变化越来越成为全球关注的热点问题。我国已有的农业种植结构调整适应气候变化实践非常丰富,但诸多研究者并未进行过系统的梳理,对已有实践的适应气候变化内涵没有清晰地认识。为了更好的应对未来气候变化,从种植制度、作物布局、品种布局三个方面阐述了气候变化对中国农业种植结构调整的影响,结合东北水稻玉米扩种、冬麦北移、华北"两晚"技术、长江中下游双季稻改制、南方冬季农业开发等典型适应气候变化案例,探讨复种指数、间作套种模式、作物配置、种植界限、种植比例、抗旱品种、抗病虫害品种等农业种植结构调整的不同方面适应气候变化的内涵,提出了种植结构调整中适应气候变化工作面临的关键问题,倡导进一步加强气候变化各要素对种植熟制的综合影响研究,深入开展农业精细区划与作物布局优化配置研究以及适应气候变化的育种多目标优化决策研究。  相似文献   

Weeds for weed control: Asteraceae essential oils as natural herbicides          下载免费PDF全文

S Benvenuti  P L Cioni  G Flamini  A Pardossi 《Weed Research》2017,57(5):342-353

The aim of this study was to test the botanical family of Asteraceae as a source of natural herbicides. Twenty Asteraceae species were collected during flowering time and evaluated in terms of the yield and quality of essential oils (germination inhibition and growth of weeds). Half the species showed a sufficient yield of essential oil (from about 0.1% to 1.43%) when testing these phytochemicals in vitro as germination inhibitors of two typical weeds, Amaranthus retroflexus and Setaria viridis. Despite the higher tolerance of S. viridis, the concentration of 100 μg L^?1 of essential oils of the two Artemisia species and Xanthium strumarium could totally inhibit germination. In addition, at 10 μg L ^?1, the same essential oils showed full inhibition of A. retroflexus seeds. A comparison of their effectiveness at suboptimal doses led to a further selection of the most promising sources of essential oils. After their chemical characterisation, the essential oils were tested as post‐emergence herbicides on seedlings of the above‐cited weeds. After spraying the weeds at different concentrations (10, 100 and 1000 mg L^?1) during two different phenological stages of weed seedlings (cotyledons and the third true leaf), the essential oils of Artemisia annua and X. strumarium showed the best performance. The essential oils of X. strumarium were then tested again on both weeds to monitor the dynamics of plant injury. A reduction in plant fresh weight (about 20%–30% after 10 days) and chlorophyll content (destroyed, after the same amount of time) was found, thus confirming the total and rapid effectiveness of these essential oils. In summary, A. annua and X. strumarium have elicited considerable agronomic interest and appear to be suitable as a source of essential oils to act as natural herbicides.  相似文献