南京农业大学农学院国家信息农业工程技术中心
- 作品数：26 被引量：201H指数：8
- 相关作者：周龙祥张宇鸥陆震洲更多>>
- 相关机构：安徽农业大学农学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金教育部“新世纪优秀人才支持计划”国家高技术研究发展计划更多>>
- 相关领域：农业科学文化科学自动化与计算机技术天文地球更多>>
- 作物精确栽培技术的构建与实现
- 随着现代作物栽培学与新兴学科领域的交叉与融合,作物栽培管理正从传统的模式化和规范化,向着定量化和智能化的方向迈进。将系统科学和信息技术应用于作物栽培学,有助于对作物栽培学所涉及的对象和过程进行数字化设计、监测、预测和管理...
- 曹卫星朱艳田永超姚霞汤亮刘小军倪军
- 文献传递
- 白粉病对小麦光合特性的影响及病害严重度的定量模拟被引量：1
- 2023年
- 【目的】明确白粉病胁迫对小麦光合特性的影响规律,构建白粉病胁迫下小麦光合生产的模拟模型。【方法】以小麦为试验材料,分别于拔节期和孕穗期进行不同接种程度的小麦白粉病试验,明确白粉病对小麦光合特性的影响规律;在此基础上构建小麦白粉病严重度预测模型,量化白粉病对小麦的生理影响;基于单叶净光合速率(Pn)和叶面积指数(LAI),实现小麦白粉病严重度预测模型与作物生长模型(WheatGrow)的耦合。【结果】白粉病胁迫下,小麦单叶Pn和LAI均呈现下降趋势,与对照(CK)相比分别平均下降18.81%和23.41%,且与初始接种程度相比,发病时期对小麦Pn和LAI的影响更为严重;小麦白粉病田间病情发展具有明显的平缓期、指数爆发期和稳定期,总的来说各处理下小麦白粉病流行的时间动态变化特征符合Logistic函数,基于白粉病胁迫对小麦影响的拟合结果,构建小麦白粉病病害胁迫因子,用以反映白粉病对小麦生理指标影响的胁迫效应;基于WheatGrow模型的光合生产子模型,结合小麦白粉病病害胁迫因子,提出模拟白粉病对小麦叶片Pn和LAI效应的算法,并利用独立年份的数据资料对改进后的WheatGrow模型进行检验。【结论】耦合白粉病胁迫因子的WheatGrow模型对白粉病胁迫下小麦叶片Pn、LAI、地上部生物量和产量的预测精度均好于原模型,模拟精度较原模型分别提高了53.29%、43.61%、60.09%和67.57%,改进后的模型可为小麦白粉病严重度的预测与小麦产量损失的定量评估等提供数字化工具和技术支撑。
- 常春义曹元Ghulam Mustafa刘红艳张羽汤亮刘兵朱艳姚霞曹卫星刘蕾蕾
- 关键词：冬小麦白粉病光合特性
- 中国冬小麦主产区拔节后低温胁迫的时空变化规律及其对产量的影响
- 本研究针对目前小麦生产中低温胁迫频发的现象，分析了中国冬小麦主产区1960-2009年161个站点拔节后的逐日最低气温资料，研究了我国冬小麦主产区拔节后低温累计度日(CDD)、降温幅度(TDA)、降温速率(TDR)等指标...
- 肖浏骏刘蕾蕾纪洪亭曹卫星朱艳
- 关键词：冬小麦低温胁迫拔节
- 基于高斯函数的水稻叶曲线动态模拟被引量：3
- 2013年
- 【目的】以高斯函数为基础构建空间曲线模型,模拟研究水稻叶曲线空间变化特征。【方法】基于不同年份与施氮水平的水稻桶栽试验,定期利用三维激光扫描仪FastScan获取水稻主茎不同叶位叶曲线空间坐标数据,并利用动态建模技术构建水稻主茎不同叶位叶曲线动态模拟模型。【结果】水稻主茎不同叶位叶曲线末端与y轴正方向的夹角(AH)随生长度日(GDD)呈快-慢-快的变化趋势,符合S型曲线;从第1叶到第7叶,AH的最大值随叶位增加而增加,随后随叶位增加而减小;鞘叶夹角∠BFC与AH呈极显著线性关系。本文利用Logistic方程分别描述了不同施氮水平下水稻主茎各叶位叶曲线对应的AH以及叶曲线模型参数Sm随生长度日GDD的变化;使用分段函数描述了AH最大值随叶位的变化;将适宜施氮条件下水稻主茎第7叶位叶曲线末端与y轴正方向的夹角作为品种参数量化品种对叶曲线的影响,引入氮素影响因子量化不同氮素水平对叶片披垂度的影响。利用独立田间试验资料对所建立的模型进行检验后显示,不同施氮水平下主茎不同叶位叶曲线实测点到模拟曲线的改进Hausdorff距离(LTS-HD)的均值在分蘖中期和拔节期分别低于0.88 cm和1.18 cm。【结论】模型对水稻主茎叶曲线的空间动态变化过程具有较好的预测性,研究结果为进一步提高水稻叶片及植株的可视化效果提供了技术支持。
- 张永会汤亮刘小军刘蕾蕾曹卫星朱艳
- 关键词：水稻高斯函数
- 基于高效型固定翼无人机的水稻长势快速监测
- 【研究背景】水稻是我国重要的粮食作物之一,对我国的粮食安全和保障人民基本生活具有重要意义。快速、无损、准确地监测作物长势,并准确预测作物产量是现代精确农业的核心环节。近年来快速发展的无人机遥感技术,相比地面遥感手段具有覆...
- 王彦宇张可张嘉懿曹强田永超刘小军
- 关键词：无人机平台水稻多光谱影像植被指数
- 文献传递
- 基于过程的小麦株型指标动态模拟被引量：8
- 2012年
- 【目的】揭示小麦株型指标变化规律及播种密度对株型指标的影响。【方法】基于不同播种密度和不同株型品种的小麦田间试验,通过连续观测主要生育时期小麦主茎叶型和茎型指标,分析并模拟分层叶面积、叶向值、株高构成指数等株型指标的动态变化规律及播种密度对其的影响。【结果】不同株型品种分层叶面积指数(LAI)均表现为中部>上部>下部的分布特征,并随生育期的推进逐渐向中上部集中,且冠层中上部总是高密度群体LAI较大。所有品种高低密度间株高构成指数(穗下节与倒二节间长度之和与株高的比值,IL)均表现出显著差异,不同株型品种株高构成指数(n节间长与n节间加n-1节间长度之和的比值,In)表现为从下至上先减小后增大的趋势,且上部节间受密度影响较大。较为紧凑的矮抗58叶向值在不同密度下表现平稳,随生育进程略微表现为增大—减小—趋缓的趋势;较为披散的扬麦12号中高密度下随生育进程均表现为平缓—减小—平缓的趋势;扬麦16号则表现为平缓—减小—略微增大的趋势。在分析株型指标变化趋势和课题组已有形态模型的基础上,通过冠层切割和叶面积积分的方法模拟了叶面积指数的分层动态变化,利用组合的形态参数模拟了株高构成指数和叶向值的动态变化,并通过对形态指标的归类分析,构建了综合性株型构成指数,综合体现了叶型和茎型的动态变化。利用独立试验资料对分层叶面积指数、株高构成指数和叶向值的动态变化模型进行了检验,其平均RRMSE分别为17.44%、7.64%和10.66%。【结论】经检验,该模型对上述小麦株型指标具有较好的预测性。
- 张文宇汤亮姚鑫锋杨月曹卫星朱艳
- 关键词：小麦株型叶向值
- 区域气候模型数据修订方法及其在作物模拟中的应用被引量：5
- 2013年
- 【目的】建立一种修订区域气候模型所生成数据的方法,为作物模型在未来气候情景下的应用研究提供技术支持。【方法】选取徐州、淮安、郑州、潍坊、石家庄5个生态点,利用各地点1960—1993年的历史气象数据,对区域气候模型RegCM3所生成的1994—2010年降雨频率、逐日降雨量、太阳辐射、最高气温、最低气温等气象要素进行修订。【结果】与修订前的RegCM3数据相比,修订后的RegCM3月平均降雨量、温度、太阳辐射等气象要素与实际观测数据更加一致;修订后5个生态点1994—2010年的逐月降雨量、温度、太阳辐射等气象要素参数以及逐日降雨量、温度、太阳辐射等数据的概率分布,与实际观测数据更加吻合,尤其是RegCM3生成数据中的极端高温和高频率降水得到了较好的修正,反映降雨频率的连续干旱天数与实测数据也更趋一致。基于修订后RegCM3逐日气象数据在5个生态点的WheatGrow模型模拟产量与实测产量之间的决定系数和标准根均方差分别达0.72和10.5%,比修订前分别增加了0.35、降低8.2%左右。【结论】采用本研究所构建的方法来修订RegCM3生成的未来气象数据,并将修订后的气象数据输入作物模型,可以提高未来情景下作物模型预测的可靠性。
- 吕尊富刘小军汤亮刘蕾蕾曹卫星朱艳
- 关键词：REGCM3气象数据作物模型
- 基于成像高光谱的小麦冠层白粉病早期监测方法被引量：6
- 2022年
- 【目的】本研究利用近地面成像高光谱仪,获取接种白粉病菌后的小麦田间冠层时序影像,探索光谱信息与纹理信息的结合在冠层尺度上早期监测小麦白粉病的能力和表现。【方法】本试验以不同年份、不同抗病性小麦品种的田间试验为基础,利用连续小波(continuous wavelet transform,CWT)方法提取对小麦白粉病敏感的小波特征,并基于小波特征获取对应的纹理特征,用以构建归一化纹理指数(normalized difference texture index,NDTI),同时选取具有代表性的传统植被指数(vegetation indices,VIs),然后利用偏最小二乘判别分析模型(partial least squares-linear discrimination analysis,PLS-LDA)基于上述特征及组合,建立小麦冠层健康与感病状态识别模型,并利用偏最小二乘回归(partial least-squares regression,PLSR)构建了小麦冠层病情严重度估测模型,并利用该技术基于最优特征及组合判别接种后不同天数的小麦健康与感病状态。【结果】基于 CWT算法入选的 4 个小波特征分别是 6 尺度的 595 nm(黄光区域),5 尺度的 614 nm(红光区域),3 尺度的 708 nm(近红外区域)和 4 尺度的 754 nm(近红外区域);进一步确定了构建最佳纹理指数组合的纹理特征有:754 nm 处的熵(entropy,ENT)、均值(mean,MEA)、均一性(homogeneity,HOM),7 008 nm 处的 ENT、HOM,614 nm 处的 ENT、HOM、异质性(dissimilarity, DIS),595 nm 处的 ENT、HOM、DIS。其中,近红外波段 754 nm 处的纹理特征 MEA表现最优越,与病情严重度的相关性最高(R^(2)=0.67)。本研究进一步发现基于小波特征与纹理特征结合构建的小麦健康与病害判别 PLS-LDA 模型的精度最高,其总体分类精度为 81.17%,Kappa 系数为 0.63;基于光谱指数与纹理指数组合构建的小麦病情严重度 PLSR 模型效果最优,建模和检验 R^(2)分别为 0.76 和 0.71。本研究中最早能够识别的小麦冠层白粉病的病情严重度为 26%左右(接种后 24 d 左右)。�
- 蔡苇荻张羽刘海燕郑恒彪程涛田永超朱艳曹卫星姚霞
- 关键词：小麦白粉病冠层纹理特征
- 基于WheatGrow和CERES模型的区域小麦生育期预测与评价被引量：15
- 2013年
- 【目的】研究小麦生长模型在区域应用中的关键技术,并利用WheatGrow和CERES-Wheat两套模型模拟区域小麦生育期,以检验和评价模型区域应用方法的有效性。【方法】首先利用薄盘样条法(thin plate spline,TPS)对各站点逐日气象数据进行空间插值,得到研究区域气象要素表面数据;其次利用TPS方法对各站点历史多年小麦播种期进行空间插值,并将插值后的结果进行多年平均得到研究区域播种期表面数据;进一步将MarkovChain Monte Carlo(MCMC)方法与生长模型相结合,利用典型站点历史多年小麦生育期实测数据,估算出典型站点的品种参数,并将其作为各省份的代表性生态型品种参数;最后将生成的气象要素和播种期表面数据以及生态型品种参数等输入到WheatGrow和CERES-Wheat模型中,并以栅格为单元进行研究区域小麦生育期的模拟,进一步结合不同站点历史年份的生育期观测资料,检验和评价模型区域应用方法的有效性,并量化区域生育期模拟结果的不确定性。【结果】两个模型在区域尺度上的生育期预测效果均较好,区域尺度上拔节期、抽穗期、成熟期的预测值和观测值之间的R2分别为0.85、0.87和0.86(WheatGrow),0.87、0.85和0.82(CERES);RMSE分别为9.6、7.2和6.3 d(WheatGrow),9.4、7.8和6.6 d(CERES)。另外,WheatGrow模型对抽穗期和成熟期区域预测的准确度略高于CERES-Wheat,但由品种参数导致的区域模拟结果的不确定性也相对较高。【结论】通过气象数据和小麦播期数据的TPS插值技术结合MCMC方法的品种参数估计技术,将基于机理的生育期模型拓展到区域尺度,较好地预测区域小麦生育期,量化了由品种参数导致模拟结果的不确定性,研究结果可为进一步量化中国小麦主产区的区域生产力提供技术支撑。
- 吕尊富刘小军汤亮刘蕾蕾曹卫星朱艳
- 关键词：小麦生育期不确定性
- 基于GreenSeeker的冬小麦氮素营养状况诊断研究
- 【研究背景】小麦是我国重要的粮食作物,也是对氮肥较为敏感的作物,如何根据田间小麦实时长势情况,诊断小麦氮素营养状况从而指导合理施肥,是现代农业发展需要解决的重要问题之一。基于光谱的作物氮素营养监测能快速、无损、实时获取氮...
- 杨雪刘小军曹强田永超曹卫星朱艳
- 关键词：冬小麦NDVIRVI
