基于GreenSeeker主動遙感的大豆NDVI-RVI分析與籽粒產量估測的初步研究.pdf

1、大豆是世界上最重要的農作物之一，在糧食作物構成和油料作物生產中占有重要地位。大豆高產一直是育種家最重要的目標，在育種過程中生長性狀以及產量的鑒定是關鍵，如何快速無損地獲得田間成百上千個小區(qū)大豆的產量性狀，提高育種選擇效率，從而實現大豆的規(guī)?；N，這是目前亟待解決的問題。利用遙感技術可進行大豆生長監(jiān)測和產量估測，主動傳感器GreenSeeker是比較理想的作物生長快速診斷工具，已經在小麥、玉米和水稻中得到廣泛應用。本研究以2011年和2

2、012年黃淮海地區(qū)大豆育種品系和重組自交家系群體（NJRIKY）為研究對象，采用主動傳感器GreenSeeker對大豆苗期、開花期、結莢期和鼓粒期冠層反射光譜進行監(jiān)測，獲得冠層歸一化植被指數(NDVI)和比值植被指數(RVI)，解析大豆植被指數與產量的變化規(guī)律，圍繞預測產量的最佳生育期，尋找基于冠層NDVI和RVI的產量估算模型。主要研究結果如下:
　　1.本文對2011年和2012年黃淮海地區(qū)大豆育種品系和重組自交家系群體(NJ

3、RIKY)不同試驗的產量結果進行方差分析，結果表明，2011年大豆品系鑒定試驗、2012年不同熟期組的大豆品系比較試驗、2012年不同熟期組的大豆品系鑒定試驗、2012年山東省大豆區(qū)域試驗以及2012年NJRIKY群體試驗的供試材料間產量均表現極顯著差異(P＜0.01)，適合進行估產建模的研究。
　　2.在大豆苗期、開花期、結莢期和鼓粒期，對2011年和2012年的5個試驗采集大豆冠層NDVI與RVI，分析發(fā)現大豆冠層NDVI與R

4、VI隨生育期的推進均呈現“低-高-低”變化趨勢。從開花期到結莢期大豆田間冠層完全封壟，群體結構穩(wěn)定，郁閉度基本保持不變，冠層NDVI和RVI均維持在較高水平。該時期大豆植被覆蓋度均較大，冠層NDVI和RVI變幅較小。苗期與鼓粒期大豆冠層NDVI與RVI變幅均較大，其中，苗期受土壤背景的影響，冠層植被指數不能準確反映材料間的生長情況;鼓粒期大豆植株的生長差異變化較大，且郁閉度有所降低，冠層植被指數的變幅較大。
　　3.利用冠層NDV

5、I和RVI估測大豆的產量，構建大豆產量估測的回歸模型。基于單一生育期植被指數建立的產量估測模型大多數以線性關系為主，少數表現為指數關系。不同試驗所建模型的檢驗結果達到顯著(P＜0.05)或極顯著水平（P＜0.01），然后基于模型的決定系數(R2)最大和標準誤（SE）最小的原則，發(fā)現每個試驗在大豆鼓粒期基于植被指數所建模型的效果明顯優(yōu)于其它三個生育期（苗期、開花期和結莢期），因此，確定鼓粒期是利用主動傳感器進行大豆產量估測的最佳生育期。<

6、br>　　同時，本研究利用多生育期的大豆冠層植被指數與產量構建多元回歸模型，然后篩選出最佳回歸模型?；诙嗌谥脖恢笖到⒌漠a量估測模型表現為線性或指數關系?；诮Y莢期和鼓粒期兩個生育期冠層植被指數構建估產模型的決定系數有所提高，但提高幅度不大。而基于三個生育期（開花期、結莢期和鼓粒期）冠層植被指數建立的估產模型明顯優(yōu)于基于兩個生育期（結莢期和鼓粒期）冠層植被指數建立的模型，模型的預測精度顯著提高。綜合比較大豆冠層NDVI和RVI所建

7、估產模型，發(fā)現大部分基于NDVI所建模型的效果優(yōu)于RVI。
　　綜合比較分析，本研究篩選出黃淮海地區(qū)大豆育種品系材料的產量最佳估測模型。其中，2011-2012年育種品系基于三個生育期（開花期、結莢期和鼓粒期）冠層NDVI所建的多元回歸模型表現較好，其模型為y=e6.9-4.1x1+4.3x2+1.4x3(R2=0.66，SE=416.77)，可估測的產量變異范圍（749.96-4456.30kghm-2）較廣，生育期變異范圍是9

8、3.0-117.0d。利用NJRIKY群體試驗對黃淮海地區(qū)育種品系所建的估產模型進行檢驗，發(fā)現大豆產量預測值與實測值之間的決定系數可達到0.59，且標準誤較?。⊿E=438.13），所建模型具有一定的預測效果，這說明基于冠層植被指數估測大豆產量具有可行性。
　　4.比葉重(SLW)是反映大豆光合作用的重要生理指標之一，與大豆田間長勢及產量密切相關。分析2012年品系比較晚熟組試驗，發(fā)現在鼓粒期基于冠層RVI和SLW兩個變量所建模型