夏玉米倒伏模擬試驗及遙感監測

點上方藍字關注“測繪科學”

摘要

針對傳統的玉米倒伏人工災害評估方法效率低、隨機性大等缺點，該文提出了一種基於遙感技術的方法，設計了田間模擬試驗。利用ＡＳＤ光譜儀採集倒伏玉米的冠層光譜資料，並與未倒伏玉米的光譜資料進行比較。結果顯示了倒伏玉米和未倒伏玉米冠層光譜之間存在一定程度的差異。利用夏玉米ＮＤＶＩ值的改變，採用兩期遙感影像對山東淄博市桓台縣夏玉米倒伏情況進行了監測。結果表明，基於遙感資料的ＮＤＶＩ方法在一定程度上可以有效監測玉米倒伏。

引用格式：王猛，

隋學豔，梁守真，等．夏玉米倒伏模擬試驗及遙感監測［Ｊ］．測繪科學，２０１７，４２（８）：１３７-１４１．

正文

玉米是全世界總產量最高的糧食作物，其產量高低與糧食安全密切相關。災害是影響夏玉米產量高低的重要因素之一，作為夏玉米主產區的華北平原地區多盛行夏季季風，近幾年氣候多變，大風暴雨等災害性天氣頻繁，大面積的夏玉米倒伏時有發生。以２０１３年為例，２０１３年７月中下旬山東全省連續遭遇強降雨襲擊，據統計，全省夏玉米受災面積近４７萬ｈｍ２，部分地區玉米倒伏嚴重，造成了較明顯的玉米產量損失。

夏玉米倒伏受災後，要確定受災區的位置、分佈情況、受災面積以及受災程度，傳統的人工統計的方法效率低且人為因素影響大。目前遙感技術已廣泛應用在農作物監測、農業災害監測、農業資源監測等方面。

遙感技術可以大面積、快速即時地對農作物的生長狀況進行監測，滿足對災情監測的需要。

目前學者對於農作物災害研究的關注點大多集中在受災原因及預防措施，不少研究者已經嘗試用遙感技術來監測農作物倒伏。文獻［７］利用冬小麥倒伏前後植被指數的變化成功監測了小麥倒伏的發生程度；文獻［８］利用可見光／近紅外地面光譜儀資料，通過支援向量機方法對倒伏水稻進行了識別；文獻［９］研究了灌漿期小麥倒伏前後冠層光譜變化特徵；文獻［３］研究了夏玉米倒伏對其生長發育及產量的影響；文獻［１０］研究探索了雷達遙感大面積監測小麥倒伏狀況的潛力。

可以看出，這些方法大多集中關注倒伏前後光譜反射率的變化，從而判斷倒伏發生的程度。農作物特別是夏玉米的倒伏影響因素很多，因此考慮各種倒伏影響因素進行模擬試驗，在此基礎上提出夏玉米倒伏遙感監測的方法從理論上說更具優勢。

本文首先設計了夏玉米倒伏模擬試驗，通過對倒伏類比玉米冠層光譜特徵資訊的採集和分析，尋求進行大面積夏玉米倒伏遙感監測的理論基礎。利用山東淄博市桓台縣夏玉米倒伏的地面實測資料，對該方法監測夏玉米倒伏的可行性和有效性進行了驗證。

選擇在山東省濟陽縣太平鎮（１１７°０′１５″Ｅ，３６°５７′５５″Ｎ，海拔１９ｍ）大田開展試驗，夏玉米選擇試驗地區當地同一主栽品種作為試驗材料，

大田種植，正常水肥管理，試驗時間為２０１５年７—９月。該文分析了類比倒伏玉米冠層光譜特徵資訊，建立了夏玉米倒伏遙感監測的理論基礎，通過地面實測點驗證了夏玉米倒伏遙感監測的可行性和有效性，結論如下：

１）夏玉米倒伏類比試驗結果顯示，倒伏後夏玉米冠層光譜特徵在３個生長時期均發生了明顯變化，其在可見光波段的光譜曲線整體上升；不同程度的倒伏夏玉米在近紅外波段多數呈現下降趨勢。

２）夏玉米收穫時，各參數指標分析表明在夏玉米抽雄期發生倒伏對其產量的影響最大。

３）抽雄期模擬倒伏夏玉米冠層光譜特徵分析表明，玉米倒伏程度與其光譜反射率在可見光波段正相關；在近紅外波段負相關。

隨著波段範圍內的各波長反射率值的增加，倒伏夏玉米光譜變化幅度不斷減小，可見光波段改變幅度大於近紅外波段。

４）夏玉米倒伏後ＮＤＶＩ值減小，倒伏越嚴重其ＮＤＶＩ值減小越明顯。

５）地面實測點驗證表明，利用多時相遙感影像可以對夏玉米倒伏災害進行遙感監測。

往期熱點文章

2017年（第42卷）第6期

關於《測繪科學》

主管：國家測繪地理資訊局

主辦：中國測繪科學研究院

郵箱：niu@casm.ac.cn

網站：http://chkd.cbpt.cnki.net

編務QQ：2378225509