作物凍害高光譜曲線特征及其遙感監(jiān)測.pdf

1、受自然資源、經(jīng)濟發(fā)展條件限制，氣象狀況對中國的糧食生產(chǎn)具有重要影響，干旱、洪澇和凍害是糧食生產(chǎn)中經(jīng)常遭遇的氣象災(zāi)害。干旱、洪澇發(fā)生范圍廣，程度重，對其遙感監(jiān)測實施早，技術(shù)成熟，監(jiān)測精度較高；凍害相對較輕，但嚴重年份受災(zāi)面積、受損糧食也十分驚人。因此，實時監(jiān)測異常氣象變化下作物長勢，評估災(zāi)害影響對國家的糧食安全及貿(mào)易政策具有參考意義。 凍害后果常通過田間觀測獲知，費時費力、主觀性強、覆蓋面積小，并且凍害對作物造成的損害還具有隱蔽性

2、和延遲性，田間調(diào)查常會低估受災(zāi)面積及受災(zāi)程度，災(zāi)損量也缺乏客觀性，必將影響災(zāi)害評估。遙感技術(shù)具有的監(jiān)測范圍大、信息更新快、客觀準確、成本相對低廉、不受地點限制等優(yōu)點使農(nóng)業(yè)成為應(yīng)用最早領(lǐng)域之一。 凍害發(fā)生與作物本身、低溫程度及持續(xù)時間有關(guān)，目前國內(nèi)外對該危害的遙感監(jiān)測和災(zāi)害評估主要集中在地表溫度反演、種植面積及分布的確定、冷害災(zāi)損評估等方面。隨著高光譜、高空間分辨率傳感器的應(yīng)用，冠層溫度反演精度的提高，通過作物遭受凍害后植被指數(shù)及

3、冠層溫度的差異來更精確定量的遙感監(jiān)測凍害變?yōu)榭赡堋?為此，本文以凍害模擬，實測棉花苗期、冬小麥拔節(jié)期凍害后高光譜曲線特征及生理生態(tài)參數(shù)，探尋凍害程度與它們內(nèi)在的定量關(guān)系，為遙感監(jiān)測凍害提供先驗知識；根據(jù)農(nóng)作物災(zāi)害統(tǒng)計、發(fā)育、產(chǎn)量資料，結(jié)合統(tǒng)計年鑒和農(nóng)業(yè)氣象觀測數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及野外調(diào)查數(shù)據(jù)，選擇了發(fā)生在1998年3月22日的冬小麥霜凍害、2001年8月初的棉花凍害作為遙感監(jiān)測凍害驗證對象。 研究主要結(jié)果如下：

4、 (1)凍害嚴重影響了植株活性，隨著凍害溫度降低，凍害程度加深，葉片葉綠素含量降低，光合速率、蒸騰速率減弱，后期生長中葉溫較高，凍害程度與農(nóng)藝參數(shù)間呈現(xiàn)顯著性關(guān)系。 (2)凍害對葉片或冠層的高光譜曲線產(chǎn)生了一定影響，對于棉花，凍害處理與對照的光譜曲線線形、反射率大小的差異并不明顯，利用其差異來表現(xiàn)凍害脅迫程度，效果并不理想，此結(jié)果與現(xiàn)實中觀測的植株外觀矛盾；對于冬小麥，凍害后短期內(nèi)高光譜曲線差異并不明顯，隨著時間推移，內(nèi)在傷

5、害才開始表現(xiàn)出來，凍害組冬小麥葉片過早變黃，其高光譜曲線在黃、紅波段反射率明顯增強，曲線呈現(xiàn)水平，這也印證了作物凍害的潛在危害。 (3)凍害后高光譜曲線特征部位值方面。冬小麥受凍害程度與各類特征部位值、歸一化植被指數(shù)呈現(xiàn)顯著相關(guān)性，這些顯著的定量關(guān)系為遙感監(jiān)測提供了先驗知識。 (4)利用ETM+影像對棉花結(jié)桃期發(fā)生的凍害進行了監(jiān)測遙感。無論是獲取凍害區(qū)域的植被指數(shù)，還是反演的冠層溫度，其變化差異與凍害模擬試驗獲得的結(jié)果相