基于棉花冠層干旱脅迫的遙感監(jiān)測(cè)研究

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1、基于棉花冠層干旱脅迫的遙感監(jiān)測(cè)研宄摘要：對(duì)棉花冠層逆境相關(guān)指標(biāo)的研宂在希臘屮部利用生長(zhǎng)季節(jié)布a裂區(qū)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)置三個(gè)灌水水平和三個(gè)施肥梯度，設(shè)置三個(gè)重復(fù)。灌水直接影響棉花葉片內(nèi)部同位素變化和產(chǎn)量。不同施肥水平對(duì)棉花產(chǎn)量影響不顯著，在不同灌水水平下棉花冠層植被指數(shù)與產(chǎn)量相關(guān)性高。冠層反射率以及逆境下相關(guān)指標(biāo)與植被指數(shù)和產(chǎn)量有相關(guān)性。表明，在生長(zhǎng)季節(jié)可用遙感監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)干旱脅迫程度。這種技術(shù)應(yīng)用在野外旱情監(jiān)測(cè)可以指導(dǎo)在半干旱地區(qū)農(nóng)作物生產(chǎn)中灌水需求。關(guān)鍵詞：產(chǎn)量，衛(wèi)星遙感，穩(wěn)定性同位素，氮素，肥料，歸一化植被指數(shù)，千旱【引言】在季節(jié)性變化影響作

2、物健康和活力的作物管理措施屮，需要獲得準(zhǔn)確，及時(shí)，廉價(jià)的空間和時(shí)間數(shù)據(jù)。在可見(jiàn)光和近紅外區(qū)域通過(guò)飛機(jī)或衛(wèi)星影像提取冠層反射率，隨后這些數(shù)據(jù)被計(jì)算換算成歸一化植被指數(shù)NDVI等指標(biāo)。歸一化植被指數(shù)與冠層葉面積指數(shù)和光合速率相關(guān)，在谷類(lèi)作物中冠層反射率和歸一化植被指數(shù)與生物量相關(guān)(YangandEveritt2000;Pinteretal.2003)0衛(wèi)星影像梢被指數(shù)也被用于棉花估產(chǎn)，然而這些相關(guān)指標(biāo)在棉花中后期產(chǎn)量監(jiān)測(cè)中受到限制(Thomassonetal.2001)。Wiegandetal.(1991)獲得基于衛(wèi)星的植被指數(shù)與棉花結(jié)鈴數(shù)

3、的線性關(guān)系。Thomassonetal.(2001)稱熱紅外數(shù)據(jù)與棉花產(chǎn)量有很強(qiáng)的相關(guān)性，在生育期內(nèi)更強(qiáng)?？梢苿?dòng)式地而傳感器是一種新興的技術(shù)，克服Y許多衛(wèi)星和航空遙感系統(tǒng)的限制。(BauschandDelgado2003)o盡管高空平臺(tái)可提供迅速、大而積的光譜信息，但是這些信息不可隨時(shí)去實(shí)施決策管理。這是因?yàn)樯炭諅鞲衅鲾?shù)據(jù)受天氣、重新訪問(wèn)頻率、土壤反射率干擾的制約。近來(lái)先進(jìn)的地面?zhèn)鞲衅饕?guī)避了云層覆蓋和每天測(cè)H時(shí)M限制等問(wèn)題(i.e.，nauiralilluminationandshadows)。這新興技術(shù)實(shí)現(xiàn)了通過(guò)輔助光源生成可調(diào)光，而

4、且在所有照明條件下也正常運(yùn)行。減小宥源傳感器光源與H標(biāo)物之間的距離，可使土壤背景的影響最小化。當(dāng)連接到差分GPS，這些地面?zhèn)鞲衅髂軌蛱峁└呖辗直媛实臄?shù)據(jù)，可以與物料配送系統(tǒng)集成，便于實(shí)時(shí)應(yīng)用程序(Hollandetal.2006)。為了實(shí)時(shí)宥效的應(yīng)用，具體的解譯反射率的功能和模式是必耑的。這是因?yàn)橹脖恢笖?shù)通常缺乏識(shí)別特定類(lèi)型的脅迫和生物量參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)的診斷能力(Pinteretal.2003;El-Shikhaetal.2008)。當(dāng)灌水不是主要因素時(shí)，氮素引起的脅迫往往是冠層反射率的空間變異性的原因。在這方面，作物冠層反射率被用于評(píng)估作

5、物氮素含量。因?yàn)槿~片葉綠素含量與歸一化植被指數(shù)相關(guān)，所以建議谷類(lèi)作物施用氮肥。對(duì)于棉花，冠層葉綠素含量在冠層脫水和澆水充分的條件下提供可靠的氮素養(yǎng)分信息(El-Shikhaetal.2008)。另外，當(dāng)在不同灌水條件下時(shí)，冠層水分虧缺對(duì)植被指數(shù)起主要作用，例如，萎蔫，葉片卷曲，伴隨著植物的慢速生長(zhǎng)隨時(shí)都會(huì)受到較輕的水分脅迫，葉面積指數(shù)下降，衰老速度加快(Pinteretal.2003andreferencestherein)o(Plantetal.2000)表明，以逐步增加灌期長(zhǎng)度的小區(qū)重復(fù)試驗(yàn)中，從衛(wèi)星影像上獲取NDVI。Schepe

6、rsetal.(1996)報(bào)道稱，對(duì)玉米水分脅迫同吋增施氮肥可提高可見(jiàn)光反射率。前人研宂發(fā)現(xiàn)，NIR與紅光反射率作用可檢測(cè)大麥?zhǔn)芨珊得{迫程度和苜蓿的發(fā)病程度(Momnetal.1989)。棉花產(chǎn)量和質(zhì)景經(jīng)常受到干旱的影響，因?yàn)槊藁ㄍǔＩL(zhǎng)在干旱和半干旱地區(qū)H季(Sarangactal.l999)o所以在棉花上需要一篇就熱紅外區(qū)域與灌溉時(shí)刻表相關(guān)聯(lián)的可通用的文獻(xiàn)(Pinteretal.2003)?與此相反，對(duì)可見(jiàn)近紅外反射率的棉花和水分脅迫之問(wèn)的關(guān)系的信息是有限的，并且只能間接地從其他光譜數(shù)據(jù)推斷(Wiegandetal.1991;Tho

7、massonetal.2001)。實(shí)驗(yàn)研宄了在兩個(gè)連續(xù)生長(zhǎng)季節(jié)和估產(chǎn)，地面?zhèn)鞲衅鳈z測(cè)棉花在脅迫環(huán)境下相關(guān)參數(shù)。在希臘中部的一個(gè)半干旱農(nóng)業(yè)區(qū)，布置裂區(qū)實(shí)驗(yàn)，灌水和施肥分別三個(gè)水平。材料與方法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和采樣試驗(yàn)場(chǎng)位于Platikampos自治市，Platikambos村附近，坐標(biāo)力39°37'34.00"Nand22°33z02.57〃E。土壤為兌旱淡色始成土，32%的粘土，1.5%有機(jī)質(zhì)，pH值7.8,碳酸鈣含量11.4%。試驗(yàn)田耕種深度為25厘米,在2006年11月劃分成27個(gè)小區(qū)(4.75*6m)2007年早春也同樣的劃分。每個(gè)小區(qū)隨

8、機(jī)分配到三個(gè)重復(fù)中，在三個(gè)水平的灌水中(40,30,22方)添加(NH4)2SO4(60,110，160kgNH4-Nha-l)。灌水水平使用1.0，0.7和0.4代表在該地區(qū)灌水11。裂區(qū)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以灌水為