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基于不同土壤质地小麦冠层高光谱差异及监测模型研究

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基于不同土壤质地小麦冠层高光谱差异及监测模型研究

作者：翟清云河南农业大学

学位级别：硕士

利用高光谱遥感技术获取作物冠层光谱信息，系统分析农学参数与冠层光谱之间的关系，从中找出敏感波段和特征指数，进而建立二者之间的定量关系，以此可以实现利用高光谱技术对作物长势及氮素营养等信息的实时诊断及快速监测。本研究以... 详细信息

利用高光谱遥感技术获取作物冠层光谱信息，系统分析农学参数与冠层光谱之间的关系，从中找出敏感波段和特征指数，进而建立二者之间的定量关系，以此可以实现利用高光谱技术对作物长势及氮素营养等信息的实时诊断及快速监测。本研究以3种不同土壤质地、5种不同氮肥水平和3种河南主推小麦品种连续两年的大田试验为基础，综合运用高光谱遥感、农学参数测定以及数据统计建模等技术手段，分析不同环境下小麦冠层光谱响应差异，系统研究不同土壤质地小麦叶干重、叶面积指数、叶片氮含量和叶绿素a+b含量等农学参数与冠层光谱、一阶导数光谱及其两波段组合而成的差值(DSI)、比值(RSI)和归一化(NDSI)指数之间之间的关系，进而构建基于3种质地条件下估测小麦上述各参数的定量估测模型。在探明籽粒蛋白质含量及产量与不同生育时期小麦叶片氮含量关系的基础上，建立了小麦籽粒蛋白质含量及产量光谱预测模型。预期结果将为高光谱遥感在小麦生产中的实时监测提供参考，同时可以为不同质地小麦的氮肥合理运筹提供技术依据。主要研究结果如下：1对沙土、壤土和粘土三种不同土壤质地条件下小麦冠层光谱反射率的变化规律进行了研究，表明三种质地上小麦的冠层高光谱反射率分别表现为：粘土0.01-0.64%，壤土0.01-0.51%，沙土0.01-0.46%;进一步对其红边参数进行分析，表明红谷位置(Lo)随生育期的推移会出现“红移”和“蓝移”现象，红谷位置(Lo)和红边宽度(Lwidth)的变化范围表现为沙土>壤土>粘土，红边面积(SDr)则表现出相反的变化规律。2通过分析沙土、壤土和粘土条件下小麦叶干重与原始反射光谱、一阶导数光谱进行相关性分析，表明在574-700nm和720-750nm区域相关系数达到了0.70以上。进一步综合系统分析3种质地小麦叶干重与350-1050nm范围内冠层光谱及一阶导数光谱两两波段组合的差值(DSI)、比值(RSI)和归一化差值(NDSI)的定量关系，并与已有光谱参数建模结果进行比较。结果表明，以新构建光谱参数RSI(R545,R550)和NDSI(R550,R545)表现最好，建模决定系数分别为0.78和0.77，预测决定系数分别为0.74和0.73，预测均方根误差均为0.03，可以较好地预测小麦叶干重。3叶面积指数与冠层反射率和一阶导数光谱均具有较高的相关性。在此基础上，通过对叶面积指数与350-1050nm范围内冠层光谱及一阶导数光谱两两波段组合的差值(DSI)、比值(RSI)和归一化差值(NDSI)之间关系的分析，表明叶面积与光谱指数DSI(R770,R755)、RSI(R750,R770)、NDSI(R770,R750)和DSI(FD750,FD890)之间具有较好的关系，建模和预测决定系数均达到了0.80以上，预测均方根误差分别为0.65、0.57、0.56和0.55。4进一步系统分析了350-1050nm波段范围内任意两波段组合而成的差值(DSI)、比值(RSI)及归一化差值(NDSI)光谱指数与叶片氮含量的定量关系，建立估算模型，并与已有光谱参数进行比较。结果表明，以光谱指数DSI(R450,R455)、 DSI(FD755,FD600)、RSI(FD690,FD715)和NDSI(FD710,FD700)建模结果表现较好，决定系数分别达到了0.76、0.79、0.74和0.75。经不同年份独立资料检验结果显示，上述光谱指数估测小麦叶片氮含量的预测决定系数分别为0.83、0.76、0.85和0.83，预测均方根误差分别为0.38、0.54、0.31和0.34。因此，光谱参数DSI(R450,R455)、DSI(FD755,FD600)、RSI(FD690,FD715)和NDSI(FD710,FD700)可作为预测小麦叶片氮含量的有效参数。5将三种土壤质地小麦冠层反射光谱与对应叶片叶绿素含量进行相关性分析，在540-700nm和714-754nm区间相关性较高，达到了0.75以上。新构建光谱参数以DSI(R565,R695)和NDSI(FD695,FD735)表现较好,建模决定系数达0.75以上，预测决定系数分别为0.88和0.85,均方根误差分别为0.43和0.48，可以实现不同土壤质地小麦叶片叶绿素a+b含量的监测。6对成熟期籽粒蛋白质含量和产量与各生育时期叶片氮含量相关性进行研究，表明开花期叶片氮含量可以较好地预测成熟期籽粒蛋白质含量，而产量则与开花期和花后10天叶片氮含量相关性最好。在此基础上，将叶片氮含量预测效果较好的光谱参数与籽粒蛋白质含量和产量进行回归分析。结果表明，基于开花期冠层光谱参数DSI(R450,R455)和NDSI(FD710,FD700)对籽粒蛋白质含量的预测效果较好，建模决定系数分别为

关键词：小麦高光谱遥感土壤质地生长指标氮含量叶绿素含量蛋白质含量籽粒产量光谱参数监测模型

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河南大棚西瓜环保节源栽培技术

中国瓜菜 2016年第9期29卷 49-50,58页

作者：冯振群翟清云卢清河南省生物农药工程技术研究中心.河南省济源白云实业有限公司河南济源459002 济源科云绿色农业发展有限公司河南济源459002

绿色有机农产品符合现代都市人群的消费标准,但不科学的栽培技术影响了都市农业的发展。本文重点讲述绿色大棚西瓜的水肥一体化、膜下滴灌暗灌、水动注肥泵精准施肥灌溉系统等节源栽培技术以及农业措施、物理防治、生态防治、生物防治... 详细信息

绿色有机农产品符合现代都市人群的消费标准,但不科学的栽培技术影响了都市农业的发展。本文重点讲述绿色大棚西瓜的水肥一体化、膜下滴灌暗灌、水动注肥泵精准施肥灌溉系统等节源栽培技术以及农业措施、物理防治、生态防治、生物防治等全程病虫草害绿色防控技术,以期为绿色大棚西瓜高标准生产提供参考。

关键词：大棚西瓜节源栽培绿色防控

基于不同土壤质地的小麦叶片氮含量高光谱差异及监测模型构建

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中国农业科学 2013年第13期46卷 2655-2667页

作者：翟清云张娟娟熊淑萍刘娟杨阳马新明河南农业大学农学院/河南省粮食作物生理生态与遗传改良重点实验室河南农业大学信息与管理科学学院

【目的】叶片氮素状况是小麦生产中精确施氮管理与调控的前提,实时无损监测叶片氮素状况对小麦生产管理具有重要意义。本文旨在综合分析不同环境下小麦冠层光谱响应差异,进而构建其估测模型,为小麦氮肥合理运筹提供技术支持。【方法】... 详细信息

【目的】叶片氮素状况是小麦生产中精确施氮管理与调控的前提,实时无损监测叶片氮素状况对小麦生产管理具有重要意义。本文旨在综合分析不同环境下小麦冠层光谱响应差异,进而构建其估测模型,为小麦氮肥合理运筹提供技术支持。【方法】本研究基于3种不同土壤质地(砂土、壤土和黏土)、5种不同施氮水平(0、120、225、330和435 ***-2)及3种河南省主栽小麦品种(矮抗58、周麦22和郑麦366)连续2年的大田试验,于小麦主要生育时期同步测定冠层光谱反射率和叶片氮含量,对3种不同土壤质地条件下小麦冠层叶片氮含量的高光谱响应差异进行比较,系统分析350—1 050 nm波段范围内任意两波段组合而成的差值(DSI)、比值(RSI)及归一化差值(NDSI)光谱指数与叶片氮含量的量化关系,并建立估算模型。【结果】冠层光谱反射率在不同施氮水平和不同生育时期下存在明显差异,但趋势基本一致;比较3种土壤质地小麦冠层光谱反射率大小表现为:黏土>壤土>砂土,可以反映小麦实时田间长势。通过系统分析3种土壤质地小麦冠层反射光谱与对应叶片氮含量间的定量关系,表明在可见光和近红外区域均有较好的相关性,但敏感波段区域有所不同。对3种质地获取的样本进行系统分析表明,砂土、壤土和黏土质地小麦叶片氮含量分别以光谱指数NDSI(FD710,FD690)、DSI(R515,R460)和RSI(R535,R715)建模结果表现最好,决定系数分别达到0.88、0.87和0.87。经不同年份独立资料检验结果显示,基于上述光谱指数估测小麦叶片氮含量的预测决定系数分别为0.87、0.85和0.77,预测均方根误差分别为0.31、0.32和0.26。【结论】利用光谱参数NDSI(FD710,FD690)、DSI(R515,R460)和RSI(R535,R715)为自变量建立的估测模型分别可以较好地预测砂土、壤土和黏土3种质地小麦叶片氮含量。

关键词：小麦土壤质地叶片氮含量高光谱遥感监测模型

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基于归一化法的小麦干物质积累动态预测模型

生态学报 2012年第17期32卷 5512-5520页

作者：刘娟熊淑萍杨阳翟清云王严峰王静马新明河南农业大学农学院/河南省粮食作物生理生态与遗传改良重点实验室郑州450002

为探讨基于归一化法的不同分蘖力小麦品种干物质积累动态预测模型和参数特征,实现不同小麦品种干物质积累的有效预测,以3个分蘖力不同的小麦品种(豫麦49-198、兰考矮早8和偃展4110)为材料,对3个密度(75、225和375万株/hm2)下的干物质积... 详细信息

为探讨基于归一化法的不同分蘖力小麦品种干物质积累动态预测模型和参数特征,实现不同小麦品种干物质积累的有效预测,以3个分蘖力不同的小麦品种(豫麦49-198、兰考矮早8和偃展4110)为材料,对3个密度(75、225和375万株/hm2)下的干物质积累动态进行了研究。结果表明,高成穗率小麦品种(豫麦49-198和偃展4110)的干物质重均以375万株/hm2密度最高,而分蘖力高成穗率低的小麦品种(兰考矮早8)以225万株/hm2最高。建立的基于相对干物质积累量和相对积温的干物质积累预测模型中最佳模型方程式为y=1.1435/(1+e0.2776-4.6558 x)1/0.1130,r=0.9927,可较好地对小麦干物质积累动态进行模拟。通过对小麦干物质积累模型的特征参数分析发现,干物质积累过程可划分为前、中和后期3个阶段,且干物质积累平均速率与最终干物质重呈极显著正相关,较高的干物质积累平均速率对小麦干物质重的稳定和提高都有十分重要的作用。

关键词：小麦分蘖力密度干物质积累模型

不同土壤质地小麦叶片叶绿素的高光谱响应及估测模型

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麦类作物学报 2014年第5期34卷 642-647页

作者：张娟娟熊淑萍翟清云张钰洋马新明河南农业大学信息与管理科学学院河南郑州450002 河南农业大学农学院/河南省粮食作物生理生态与遗传改良重点实验室河南郑州450002

为给小麦生长过程中叶绿素的实时监测和氮肥调控提供参考,设置3种不同土壤质地（沙土、壤土和粘土）、5种不同施氮水平（0、120、225、330和435kg·hm^-2）和3个河南省主栽小麦品种（矮抗58、周麦22和郑麦366）,同步测定小麦主要生育时... 详细信息

为给小麦生长过程中叶绿素的实时监测和氮肥调控提供参考,设置3种不同土壤质地（沙土、壤土和粘土）、5种不同施氮水平（0、120、225、330和435kg·hm^-2）和3个河南省主栽小麦品种（矮抗58、周麦22和郑麦366）,同步测定小麦主要生育时期冠层光谱反射率和叶绿素（Chla＋b）含量,系统分析了3种土壤质地条件下小麦Chla＋b含量与350-1 050nm波段范围内冠层光谱参数的相关关系。结果表明,3种土壤质地下小麦叶绿素的冠层光谱响应趋势基本一致。光谱指数REPIG和mND705对叶片Chla＋b含量的监测效果较好,建模决定系数分别为0.76和0.75。利用独立样本数据对用于建模的此二光谱参数进行检验,其预测效果表现较为稳定,预测决定系数分别为0.87和0.85,均方根偏差分别为0.46和0.48。说明利用光谱指数REPIG和mND705为自变量建立的估测模型可以较好地预测当地生产条件下小麦叶片叶绿素,同时为氮肥施用及调控提供技术依据。

关键词：小麦土壤质地施氮量叶绿素含量高光谱遥感估测模型

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设施草莓病虫害绿色防控技术

安徽农学通报 2019年第20期25卷 81-82,117页

作者：翟清云牛东东河南省生物农药工程技术研究中心·河南省济源白云实业有限公司河南济源459002 济源科云绿色农业发展有限公司河南济源459002

该文介绍了采用农业生态防控、物理防控、生物农药防控等多种草莓病虫害防控绿色农业技术,确保生产出优质安全草莓,满足人们的需求。

关键词：设施草莓病虫害绿色防控

基于主成分分析法的北京市经济发展与环境污染关系研究

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电子技术与软件工程 2018年第23期 182-183,245页

作者：王默玉庆亚敏翟清云华北电力大学控制与计算机工程学院北京市100000

本文以北京市2003-2016年的环境污染、经济增长的部分指标数据为例,基于主成分分析法对经济要素进行分析,并研究了经济发展与环境变化之间的关系。通过总体上来看,北京市经济增长与环境污染大体上呈"N型",说明当经济处于较高发展水平时... 详细信息

本文以北京市2003-2016年的环境污染、经济增长的部分指标数据为例,基于主成分分析法对经济要素进行分析,并研究了经济发展与环境变化之间的关系。通过总体上来看,北京市经济增长与环境污染大体上呈"N型",说明当经济处于较高发展水平时,它会反过来抑制环境的继续恶化。

关键词：环境污染经济增长主成分分析

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基于指数平滑法的能源综合安全预测

电子技术与软件工程 2018年第17期 189-191页

作者：翟清云庆亚敏王默玉华北电力大学北京市102206

能源是人民生产生活的物质基础,是发展社会经济的重要保证,也是推动我国社会持续、稳定发展的源动力。随着能源环境约束的进一步强化,能源压力空前增大,能源需求不断变化,城市发展导致的能源供需矛盾也愈加突出,因此更需不断重塑能源安... 详细信息

能源是人民生产生活的物质基础,是发展社会经济的重要保证,也是推动我国社会持续、稳定发展的源动力。随着能源环境约束的进一步强化,能源压力空前增大,能源需求不断变化,城市发展导致的能源供需矛盾也愈加突出,因此更需不断重塑能源安全理念。本文通过层次分析法构建区域能源安全综合评价,基于指数平滑法对京津冀地区的能源安全进行预测,同时,运用黄金分割法不断缩小平滑指数区间,最终选取出最合适的平滑指数,提高预测的精度和准确性。

关键词：层次分析法指数平滑法黄金分割法能源综合安全

哈茨木霉菌对灰葡萄孢菌生长的抑制及培养基优化研究

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现代农业科技 2017年第14期 98-98,102页

作者：牛东东冯振群翟清云冀娜河南省济源白云实业有限公司河南济源454652

哈茨木霉菌是一种重要的生防菌,灰葡萄孢菌是番茄灰霉病的病原菌,通过对峙试验研究哈芡木霉菌对灰葡萄孢菌的抑制作用。结果表明,该哈茨木霉菌在室内能够很好地抑制灰葡萄孢菌的生长。哈茨木霉菌的培养采用固液双相培养的方法,用正交试... 详细信息

哈茨木霉菌是一种重要的生防菌,灰葡萄孢菌是番茄灰霉病的病原菌,通过对峙试验研究哈芡木霉菌对灰葡萄孢菌的抑制作用。结果表明,该哈茨木霉菌在室内能够很好地抑制灰葡萄孢菌的生长。哈茨木霉菌的培养采用固液双相培养的方法,用正交试验优化法分别对液体培养基和固体培养基进行优化。结果表明,该哈茨木霉菌在优化好的固液双相培养基上能产生5.6×109个孢子。

关键词：哈茨木霉菌灰葡萄孢菌抑制作用培养基优化