论文部分内容阅读
氮肥是小麦生产中用量最大、应用最广的一种主要肥料。近年来由于盲目施肥现象普遍存在,导致氮肥利用效率低,产量增加缓慢甚至降低,因此应用快速便捷的氮肥施用监测技术势在必行。国内外众多研究表明,同一生长环境下,冠层温度变化可反映小麦生长发育及其生理代谢状况,且与小麦产量及构成因素间存在显著关系,因此利用冠层温度监测小麦生理代谢状况、评价施氮措施优劣、指导小麦高产栽培是行之有效的,在数字农业和智慧农业中将具有巨大的应用潜力。本研究于小麦开花期应用手持式热红外仪和无人机搭载的热红外相机获取冠层温度分布图,结合同期进行的小麦光合能力监测,分析了四个氮肥施用量即0kg·hm-2(N1)、180kg·hm-2(N2)、240 kg·hm-2(N3)和 300 kg hm-2(N4)对扬麦 23 花后 7d、花后 14d和花后21d冠层温度、植株氮含量、光合性状及不同器官生物量积累、小麦产量及其构成因素等的影响,以及开花期氮含量与小麦冠层温度的关联。在此基础上,根据前人研究进展和本研究试验结果,为构建小麦花后氮含量最佳估测模型,本研究选取R、G、B、NRI、NGI、NBI、GMR、GR、ExG、ExR、ExGMR、NDIg、NDIb、NDI、叶片温度 LT、小麦穗部温度PT以及冠层盖度CC等特征参数,通过分析上述热红外图像特征参数与小麦花后7d、花后14d和花后21d氮含量的相关关系,找到适合构建小麦花后不同生育期氮含量估测模型的图像特征参数并进行建模及模型检验。模型构建结果如下:(1)小麦图像特征参数LT与花后叶片氮含量的相关性最好,通过多元逐步回归分析拟合的花后叶片氮含量最佳估测模型分别为:花后7d叶片氮含量最佳估测模型为y=-6.0934*LT+195.41,模型检验 R2 为 0.7101,RMSE为4.964 mg·g-1为花后 14d 叶片氮含量最佳估测模型为 y=-2.5351*LT+69.708,模型检验 R2 为 0.6481,RMSE 为 1.807 mg·g-1;花后21d叶片氮含量最佳估测模型为y=-1.037*LT+36.221,模型检验R2为0.6224,RMSE为0.834 mg·g-1。因此,利用冠层叶片温度估测小麦花后叶片氮含量是可行的。(2)图像特征参数PT与小麦花后穗部氮含量的相关性最好,花后不同生育期通过多元逐步回归分析拟合的穗部氮含量最佳估测模型分别为:花后7d穗部氮含量最佳估测模型为 y=-2.6926*PT+89.4,模型检验 R2 为 0.6886,RMSE为2.962 mg·g-为 花后 14d 穂部氮含量最佳估测模型为y=-3.0443*PT+75.442,模型检验R2为0.6698,RMSE为3.224mgg·1;花后21d穗部氮含量最佳估测模型为y=-1.8058*PT+64.086,模型检验R2为0.683,RMSE为2.735 mg·g-1。因此,冠层穗部温度可用于小麦花后穗部氮含量估测。(3)特征参数CT与小麦开花期生物量的相关性最好,花后不同生育期通过多元逐步回归分析拟合的生物量最佳估测模型分别为:花后7d生物量最佳估测模型为y=1051.5*CT2-60418*CT+876864,模型检验 R2 为 0.6192,RMSE 为 1280.207 kg.hm-2;花后14d生物量最佳估测模型为y=-1408.7*CT2+53704*CT-496833,模型检验R2为0.6407,RMSE 为 1159.665 kg·hm-2;花后 21d 生物量最佳估测模型为 y=-87.291*LT2+2348.9*LT+33.92,模型检验 R2 为 0.6165,RMSE 为 1457.815 kg·hm-2。因此,可利用冠层温度估测小麦开花期生物量进而实现小麦产量预测。