准确估算区域尺度冬小麦单产对明确区域农业生产现状与保证国家粮食安全有重要意义。 光能利用率模型是作物单产估算的常用模型之一, 模型中最大光能利用率(ξmax)是准确估算作物单产的关键参数, 作物的ξmax是否随时间发生变化需要深入探讨。 首先使用Savitzky-Golay(S-G)对中分辨率成像光谱仪(MODIS)时序植被指数数据进行滤波, 采用差分法结合光谱突变法提取了山东省2000年—2015年冬小麦种植面积, 并使用市级尺度年鉴统计面积对提取面积进行验证, 然后使用固定ξmax和变化ξmax分别驱动光能利用率模型(CASA), 结合作物收获指数与冬小麦种植面积获取山东省2000年—2016年冬小麦单产时空分布特征, 探讨最大光能利用率对作物单产模拟的影响。 结果表明, 滤波后的时序植被指数数据能够反映冬小麦生长的光谱特征, 差分法与光谱突变法结合提取冬小麦面积具有较好的普适性, 提取的多年冬小麦种植面积与年鉴统计冬小麦播种面积之间的决定系数(R2)达0.71; 变化ξmax情景下模拟的多年冬小麦单产与统计单产之间的决定系数更高, 说明冬小麦ξmax是随时间变化的, 可能与冬小麦品种更替有关。 基于统计与模拟的结果均显示山东省冬小麦单产在2000年—2016年间呈现增加趋势, 两者表现出来的增加速率分别为93.12和149.79 kg·hm-2·a-1。 在空间上, 山东省冬小麦单产呈现西部高于东部的分布特征。
时序遥感植被指数数据 最大光能利用率 冬小麦种植面积提取 冬小麦单产估算 山东省 Time series remote sensed vegetation indices data Maximum light use efficiency Extraction of winter wheat planted areas Winter wheat yields estimation Shandong Province
1 呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站/中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 北京 100081
2 内蒙古师范大学内蒙古自治区遥感与地理信息系统重点实验室, 内蒙古 呼和浩特 010022
3 内蒙古师范大学地理科学学院, 内蒙古 呼和浩特 010022
4 内蒙古自治区农牧业科学院, 内蒙古 呼和浩特 010031
针对目前CASA (carnegie-ames-stanford approach)模型等植被生产力模型植被最大光能利用率的取值未对草原进行区分的问题, 以内蒙古草甸草原、 典型草原和荒漠草原为研究对象, 结合野外实测NPP(net primary productivity)数据和CASA模型的建模思路优化了三大草原类型植被最大光能利用率, 并以此为基础模拟分析了其植被光能利用率和NPP时空格局。 结果表明, 基于99个地面采样点所建立的一元二次方程模拟的草甸草原、 典型草原和荒漠草原最大光能利用率分别为0.654, 0.553和0.511 gC·MJ-1, 平均为0.573 gC·MJ-1。 与未对草原类型进行区分而统一取值为0.541 gC·MJ-1的结果相比, 实测NPP与模拟NPP之间的决定系数和和均方根误差分别提高了0.024和2.62 gC·(m2·month-1)-1。 受水热组合和草原类型的空间格局的影响, 内蒙古草原植被光能利用率和NPP总体上由东北向西南逐渐下降趋势, 呈明显的单峰季节变化特征。 但光能利用率和NPP的最大值出现的月份有所不同, 分别出现在8月份和7月份, 这可能与植被吸收的光合有效辐射和光能利用率的最高值出现的月份不同有关。 光能利用率和NPP平均值按草甸草原>典型草原>荒漠草原的顺序依次降低。
最大光能利用率 草原类型 CASA模型 内蒙古 时空格局 Maximum light use efficiency Steppe CASA model Inner Mongolia Spatiotemporal pattern 光谱学与光谱分析
2016, 36(10): 3280
电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
基于非成像光学理论，根据固体照明光源LED特性，开展了车用照明准直光学镜头的优化研究。以非成像光学的理论为基础，从现有准直透镜结构出发，建立了简化的LED准直照明结构模型，并利用光学仿真设计软件Zemax对简化的模型进行了优化设计；利用三维建模软件SolidWorks建立准直结构模型，导入光学仿真软件TracePro中进行仿真分析并进一步优化，优化后的准直透镜光能利用率提高了6%；根据优化结果开模制作准直结构样品；最后，建立测试系统，开展优化前后透镜的光学性能对比测试。研究结果表明，5 m处中心最大光强提高了约128%，在相同照度(50 lx)处照射面积提高了约25%。
光学设计 非成像光学 准直透镜 光能利用率 激光与光电子学进展
2013, 50(11): 112203
1 中国科学院遥感应用研究所 遥感科学国家重点实验室，北京 100101
2 中国科学院研究生院,北京 100049
3 国家农业信息化工程技术研究中心，北京 100097
以不同品种的小麦为材料，同时测量小麦生长过程的光谱反射率和光能利用率，研究了小麦整个生长期内光化学反射指数和光能利用率之间的关系变化，讨论二者之间关系的时间效应.实验结果表明，对小麦的整个生长期，光化学反射指数并不能作为估算光能利用率的一个有效指数.由于叶片叶绿素含量和叶面积指数的影响，在小麦的生长初期和末期，光化学反射指数和光能利用率之间的相关性不高，相关系数R2分别为0.222 4和0.210 6.对于小麦生长力旺盛的阶段，光化学反射指数可以作为估算光能利用率的一个可行方法，能够获得一定准确度的光能利用率，相关系数R2分别为0.612 7、0.641 2和0.601 1.
光化学反射指数 光能利用率 叶绿素 叶面积指数 小麦 Photochemical reflectance index Light use efficiency Chlorophyll contents Leaf area index Wheat
1 中国科学院遥感应用研究所 遥感科学国家重点实验室,北京 100101
2 中国科学院研究生院,北京 100039
3 国家农业信息化工程技术研究中心,北京 100097
光化学植被指数PRI(photochemical reflectance index)为估算植被的光能利用率LUE(light use efficiency)提供了一种快速、有效的方法。越来越多的研究关注外界环境对PRI和LUE之间关系的影响,这些因素包括水分含量、CO2浓度等等。文章选择了不同氮、钾施肥量处理的小麦,测量其LUE和PRI,分析不同肥料处理对二者关系的影响。实验表明,氮、钾施肥量的增加将提高冠层光谱的PRI值和叶片内部叶绿素的含量,在此基础上提高小麦的LUE。对于不同氮、钾处理的小麦,PRI和LUE之间都获得了很好的相关关系,总的相关系数R2分别是0.710 4和0.853 4。随着氮、钾肥量的增加,PRI和LUE之间的相关性也在增加。对1,2,3份的氮施肥量,相关系数R2分别是0.602 0,0.640 4和0.801 4;钾施肥量为1,2,3份时,R2分别为0.379 1,0.640 4和0.676 9。因此,PRI不仅能够获可靠精度的LUE,并且为监测小麦的肥料状况提供了一种间接方法,这将为田间管理和精细农业提供了必要的参考信息。
光化学植被指数PRI 光能利用率(LUE) 氮肥 钾肥 精细农业 Photochemical reflectance index (PRI) Light use efficiency (LUE) Nitrogen Kalium Precision agriculture
