玉米栽培管理关键指标遥感监测模型研究与应用

玉米叶龄、株高、LAI和绿叶片数等形态生理指标是栽培专家进行玉米苗情诊断、制定栽培管理措施和农户因苗分类管理的重要依据。本研究针对目前玉米苗情调查手段落后的技术"瓶颈"，以"863"等项目研究成果和玉米栽培专家经验为基础，结合玉米科技入户工程建立的生产技术服务网络和玉米产业体系建立的实验网络，通过小区试验建立丰富群体类型，对不同长势类型玉米群体各生育期栽培管理关键指标的定点观测和连续的遥感监测，明确遥感指标与栽培管理关键指标间的内在关系，利用光谱通道响应函数、冠层光谱模型等算法，融合地面调查数据和玉米栽培专家知识，研究将遥感监测到的覆盖度、玉米生物量、叶面积、叶绿素及水分含量等指标转化为叶龄、株高、LAI和绿叶片数等栽培管理关键指标的方法，建立基于遥感和地面调查数据的玉米栽培管理关键指标监测模型，并将其应用于大田生产，以此提高大田玉米苗情监控水平，实现玉米栽培技术的提升和玉米产量提高。

通过三年的研究，按计划书完成了项目研究任务，达到了预期目标。现对取得的成果简单概述如下：.构建了包括各样本田拨节期的冠层高谱数据库和全生育期环境星CCD多光谱数据库，以及与遥感数据对应的各样本田的LAI、生物量（根、茎、叶、叶鞘、雄穗、雌穗等分器官干重）、叶绿素（SPAD值）、覆盖度、留苗密度、植株高度、节间数和产量结构数据（收获穗数、单穗重、单穗粒数、千粒重）的农学指标数据库，以及农田的位置信息、土壤养分信息、田间管理信息和农业气象信息及病虫灾害信息。该数据库系统可持续利用，以积累更多地点、年份、品种、长势类型、气象和光谱及遥感影像数据，以增加所建“玉米栽培管理关键指标遥感监测模型”的可用性和普适性。.研究发现相同密度下，不同品种玉米冠层光谱在700-1400nm处反射率存在显著差异，同一品种不同长势玉米其冠层光谱在400-700nm 和700-1400nm处的反射率差异均显著；不同种植密度下，低密度时，不同品种玉米冠层光谱在1560-1830nm反射率存在显著差异；中等密度时在700-1400nm处有差异；在高密度和超高密度时，冠层光谱在700-2500nm均具有显著差异，并建立了基于高光谱遥感的玉米不同品种、不同长势类型和不同种植密度的监测模型；研究比较了基于SR、NDVI、WDRVI1、WDRVI2、TCARI、CIgreen和CIred edge等7种植被指数的玉米栽培指标监测模型的优缺点，并提出建立的基于NDVI和CIred edge等两种植被指数的GLAI、生物量、叶绿素的监测模型为最优模型。.研究建立了基于我国环境小卫星数据的玉米栽培指标监测方法，建立了玉米整个生长过程的遥感影像谱；分析比较了基于该影像谱建立的基于NDVI、DVI、SAVI、EVI、MSAVI、OSAVI和GVDVI等7种植被指数的玉米栽培指标监测模型的效果；建立了基于NDVI的玉米生育期监测模型，以及以叶面积、生物量、株高、覆盖度等指标为主的栽培指标监测模型集；在生产实践中得以应用并被生产实践证明是可行的。基于BS结构开发完成玉米长势遥感监测栽培管理服务系统，并在示范农场进行了试运行。.截止目前，本项目资助发表论文 11篇，其中SCI 4篇。培养博士2人，硕士4人；成果在新疆兵团和黑龙江农垦进行了初步应用，并获得2012年兵团科技进步奖一等奖一项。