基于高光谱遥感技术的变量施肥算法及机理研究
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基于高光谱遥感技术的变量施肥算法及机理研究
作者:梁红霞 Publish: 2005-7-28 Hits:-
【中文题名】 基于高光谱遥感技术的变量施肥算法及机理研究
【英文题名】 Study on Variable-Rate Fertilization Algorithm and Mechanism by Hyperspectral Remote Sensing Technology
【学科专业】 植物营养学
【论文级别】 硕士论文
【投稿时间】 2005-7-28
【中关键词】 冬小麦,高光谱遥感,变量施肥,籽粒产量,籽粒品质,氮肥利用率
【英关键词】 Winter wheath,Yperspectral remote sensing,Variable rate technology,Grain yield,Grain quality,Nitrogen fertilizer use efficiency,
【分类导航】 农业科学>农业基础科学>肥料学>积肥技术、调制与施肥效益>施肥>
【论文摘要】 本研究于 2003-2004 年在北京市小汤山国家精准农业研究示范基地进行,主要以ASD FR2500 便携式地物光谱仪及 SPAD 叶绿素测定仪为光谱数据获取手段,以冬小麦为研究对象,提取冬小麦冠层及叶片光谱信息为目标,进行了基于遥感数据的冬小麦变量施肥技术研究。对冬小麦冠层氮素时空分布特征、利用遥感数据进行冬小麦变量施肥技术的施肥机理进行了分析。建立了基于不同遥感数据的变量施肥遥感诊断模型,并就不同施肥模式对冬小麦籽粒产量、品质以及经济生态效益的影响进行了探讨。最后讨论了不同施肥模式的优劣,建立了适合我国冬小麦农业生产条件的基于高光谱数据的冬小麦变量施肥模型。主要研究结论如下: 1.基于冠层光谱特征的冬小麦变量施肥技术:初步建立了基于遥感数据的变量施肥模型,对利用优化土壤调节植被指数(OSAVI)进行冬小麦变量施肥的可行性、变量施肥经济、生态效益进行了分析,结果显示:冬小麦起身和拔节期的冠层 OSAVI 参数与最终产量之间以及与作物拔节期氮素吸收量之间有极显著的相关性,可以用来指导变量施肥实践。变量施肥处理显著增加了冬小麦籽粒产量和生物量,其空间变异也有了明显的降低,同时其经济效益以及生态效益也有明...
【论文题纲】
第一章 文献综述 12-18
1.1 遥感技术与农作物长势监测 12-13
1.1.1 遥感技术监测农作物长势的理论依据 12
1.1.2 遥感技术在冬小麦长势监测中的应用 12-13
1.1.3 冬小麦长势监测在农业生产中的应用 13
1.2 变量施肥技术国内外研究进展 13-16
1.2.1 基于土壤肥力测定的变量施肥及其效果 13-14
1.2.2 遥感数据支持下的变量施肥研究 14-16
1.3 存在问题 16-17
1.3.1 其它绿色植被影响遥感数据的准确性 16
1.3.2 缺乏适合我国农业条件的精准农业变量施肥技术体系 16-17
本章小结 17-18
第二章 引言 18-24
1.1 研究背景 18-20
1.1.1 提高肥料利用效率的需求十分迫切 19-20
1.1.2 土壤养分空间变异低是传统的氮肥施用方式下低肥料利用率的重要原因 20
1.1.3 快速、无损的田间信息快速获取技术成为精准农业技术发展的“瓶颈” 20
1.2 选题依据及研究意义 20-21
1.3 试验技术路线(图2.1 所示) 21-22
1.4 研究内容 22
1.4.1 不同氮素营养条件下的冬小麦植株氮素营养的空间分布特性研究 22
1.4.2 不同氮素营养条件下的冬小麦冠层/叶片光谱特性研究 22
1.4.3 冬小麦冠层光谱与作物氮素营养的机理关系与模型研究 22
1.4.4 冬小麦土壤NO_3-N 含量与作物需氮的内在关系与模型研究 22
1.4.5 基于冠层/叶片光谱指数的冬小麦变量施肥优化算法及应用研究 22
1.5 论文结构 22-23
本章小结 23-24
第三章 试验材料与方法 24-29
3.1 试验设计 24-25
3.2 田间管理 25
3.3 测定项目与方法 25-28
3.3.1 光谱数据获取 25-27
3.3.2 叶片色素含量测定 27-28
3.3.3 土壤养分测定 28
3.3.4 农学生理生化参数获取方法 28
3.4 统计分析软件 28
本章小结 28-29
第四章 基于冠层光谱特征的冬小麦变量施肥技术 29-40
4.1 小麦追氮量计算方法 30
4.2 结果与分析 30-39
4.2.1 光谱指数(OSAVI)指导变量施肥的可行性分析 30-32
4.2.2 拔节期变量施氮对冬小麦生物量的影响 32-33
4.2.3 OSAVI 指导变量施氮对冬小麦穗粒结构的影响 33-34
4.2.4 变量施氮对冬小麦籽粒产量及品质的影响 34-36
4.2.5 Y 变量区目标产量与实际产量之间的差异比较 36-37
4.2.6 OSAVI 指导冬小麦变量施肥推荐的氮肥利用率、经济、生态效益分析 37-39
本章小结 39-40
第五章 基于不同叶位 SPAD 值的变量施肥技术 40-49
5.1 变量施肥模型的建立 40-41
5.2 结果与分析 41-48
5.2.1 变量施氮条件下的冬小麦植株氮素营养的空间分布特性以及小麦氮素需求状况 41-43
5.2.2 不同氮素营养条件下的冬小麦冠层光谱空间分布机理 43-44
5.2.3 变量施氮条件下冬小麦冠层光谱与作物氮素营养的机理关系 44-45
5.2.4 三种施肥处理对冬小麦籽粒产量、地上部分生物量的影响 45
5.2.5 基于SPAD 进行变量施肥处理对冬小麦籽粒品质、千粒重的影响 45-46
5.2.6 传统施氮、SPAD 变量施氮及均衡施氮小区氮肥利用率、生态效益以及经济效益研究 46-48
本章小结 48-49
第六章 基于土壤养分数据的冬小麦变量施肥技术 49-56
6.1 基于土壤硝态氮测定值进行小麦追氮量计算方法 49
6.2 结果与分析 49-55
6.2.1 根据土壤养分进行冬小麦变量施肥对籽粒产量的影响 49-51
6.2.2 根据土壤养分进行冬小麦变量施肥生物量结果分析 51-52
6.2.3 T 变量施肥模式对冬小麦籽粒品质的影响 52-54
6.2.4 传统施氮、T 变量施肥及均衡施氮小区氮肥利用率、生态效益以及经济效益研究. 54-55
本章小结 55-56
第七章 冬小麦变量施肥优化算法及决策施肥方式选择 56-65
7.1 基于冠层及叶片光谱数据的冬小麦变量施肥优化算法及应用 56-60
7.1.1 冬小麦冠层光谱与作物氮素营养的机理关系与模型 56-59
7.1.2 基于叶片光谱测定值的冬小麦变量施肥优化算法研究 59-60
7.2 变量施肥的最佳决策施肥方式选择 60-64
7.2.1 不同变量施肥处理施肥前后冬小麦冠层反射率光谱的变化情况 60-61
7.2.2 不同变量施肥处理冬小麦一阶微分光谱在整个生育期内的变化情况 61-63
7.2.3 基于不同遥感数据的变量施肥最佳施肥方式探索 63
7.2.4 三种变量施肥经济生态效益比较分析 63-64
本章小结 64-65
第八章 结论与展望 65-71
8.1 研究的主要结果与结论 65-69
8.1.1 基于冠层光谱特征的冬小麦变量施肥技术 65-66
8.1.2 基于不同叶位SPAD 值的变量施肥技术 66-67
8.1.3 基于土壤养分数据的冬小麦变量施肥技术 67-68
8.1.4 基于冠层及叶片光谱数据的冬小麦变量施肥技术施肥模型 68
8.1.5 变量施肥的最佳决策施肥方式选择 68-69
8.2 论文的创新之处 69
8.3 存在问题及展望 69-71
8.3.1 冬小麦变量施肥模型的不确定性因子分析 69
8.3.2 施肥模型的通用性 69
8.3.3 基于GIS 的“35”集成系统的变量施肥展望 69-71
参考文献 71-82
缩略语表 82-85
作者简介 85-86
攻读硕士期间撰写和发表的学术论文 86-87
【DOI】 LunWen.ID:2.2008.147278
付费论文:有参考文献 300元
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