【摘 要】
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水肥是棉花田间管理中最活跃的两个要素,水分调控能明显影响棉花的长势;氮肥对棉花增产可以有明显的效果,但是过量施用氮肥或施用氮肥不当,可导致减产或诱发病虫害,利用遥感无损、大面积监测棉花水肥状况是实现精准水肥管理有效途径。棉花水肥遥感监测的平台主要包括卫星、有人驾驶飞机、地面光谱遥感,无人机作为新兴的高时空分辨率、自动化程度高的低空遥感平台,相关监测模型研究较少。因此,亟需通过相关田间试验开展超低空
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水肥是棉花田间管理中最活跃的两个要素,水分调控能明显影响棉花的长势;氮肥对棉花增产可以有明显的效果,但是过量施用氮肥或施用氮肥不当,可导致减产或诱发病虫害,利用遥感无损、大面积监测棉花水肥状况是实现精准水肥管理有效途径。棉花水肥遥感监测的平台主要包括卫星、有人驾驶飞机、地面光谱遥感,无人机作为新兴的高时空分辨率、自动化程度高的低空遥感平台,相关监测模型研究较少。因此,亟需通过相关田间试验开展超低空无人机遥感棉花水肥监测研究。本研究2018年在新疆石河子市145团开展了棉花水分胁迫试验和棉花氮肥胁迫试验,利用eBeeSQ固定翼无人机搭载Parrot Sequoia相机来采集棉花冠层的低空多光谱数据,地面测定叶面积指数和采集叶片样本以测定等效水厚度、冠层等效水厚度、叶片含氮量。基于成功拼接和配准的多光谱图像,提取本试验各个梯度处理的多光谱特征,并利用统计分析工具对多光谱特征和地面数据进行数学建模,主要结论如下:（1）在所有时期NIR波段的反射率与水分处理梯度呈明显的正相关关系,表明NIR波段对水分胁迫敏感。大部分时期RED波段反射率与水分处理梯度呈负相关关系。建立了基于近红外、红光波段的冠层等效水厚度EWTcanopy的全程多光谱反演模型:EWTcanopy=0.216ρNIR-0.185ρRED-0.036,模型R2=0.604,并基于此模型,生成了EWTcanopy的农情信息图,根据EWTcanopy农情信息图可以获知田间棉花的水分状况。（2）建立了基于生育期的灌溉量指数（IVI）的多光谱反演模型,正常灌溉量时IVI≈1,植株受水胁迫越严重则IVI值越从1方向靠近0,灌溉量大于正常量时IVI>1。花期,IVI=6.972ρNIR-3.228ρRED-3.595,模型R2=0.929;铃期,IVI=4.117ρNIR-8.158ρRED-0.715,模型R2=0.684;吐絮期,IVI=6.741ρNIR-2.139ρRED-2.585,模型R2=0.882。基于上述模型,生成了灌溉量指数农情信息图,根据IVI农情信息图可以获知田间棉花的灌溉水平并生成对应的处方图,从而指导田间水分精准管理。（3）建立了叶片含氮量（LNC）的全程多光谱反演模型,LNC=110.39ρNIR-84.76ρREG-358.33ρGRE-77.65ρRED+51.00,模型R2=0.559;LNC=124.26ρNIR-96.04ρREG-445.18ρGRE+50.67,模型R2=0.542。基于三波段模型,生成了LNC的农情信息图,根据LNC农情信息图可以获知田间棉花氮营养情况,从而指导精准的田间氮肥管理。
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