[发明专利]一种田间小麦水分利用率快速检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种田间小麦水分利用率快速检测方法及系统，涉及小麦水分检测技术领域，方法包括：步骤1、采集地区内田间植被指数NDDA；步骤2、从遥感参数中选取最优遥感参数，令最优遥感参数为OWBI；步骤3、结合上述植被指数NDDA和最优遥感参数OWBI，得到遥感组合参数NDDA/OWBI；步骤4、建立遥感组合参数NDDA/OWBI与作物水分利用率WUE之间的关系模型。本发明充分利用叶片水分利用率能够有效表征作物瞬时利用水分状况的生理优势，通过叶片尺度向田间群体尺度转换，实现利用高光谱遥感测定技术快速估算田间作物群体水分利用效率。

技术领域

本发明涉及小麦水分检测技术领域，更具体的说是涉及一种田间小麦水分利用率快速检测方法及系统。

背景技术

小麦是我国重要的粮食作物之一。近年来，随着经济发展和人口不断增长，小麦产量高低对于确保世界粮食安全尤为重要。在全球气候变化的大背景下，水分不足已成为很多地区小麦生产的重要限制因子。水分利用效率(WUE)表征了作物对水分利用的综合效应，其数值高低是衡量作物耐旱性及高效用水的主要标准，选育并挑选出高水分利用效率的品种是作物育种工作中的主要任务之一。

作物水分利用效率(WUE)可分为作物大田群体、单株和叶片层次，生产中使用最为普遍的为群体层次尺度。大田群体的WUE是指农田蒸散消耗单位重量水所制造的干物质量，是蒸腾系数的倒数。近年来，随着遥感观测技术的快速发展，为大面积快速获取作物水分相关信息提供了有效工具，进而优化大面积的田间作物水分管理。与传统的作物水分利用效率检测方法相比，高光谱遥感技术可以快速获取大面积连续地物的光谱信息，表征与作物生长相关的信息量也更多，且更省时省力。当然，适宜的水分含量是植株旺盛生长和高效用水的基础，早在1971年，Thomas等学者分析了光谱波段与叶片含水率之间的定量关系，发现1450nm和1930nm两个波段与叶片含水率关系密切。随后的研究相继也发现，近红外波段吸收峰950-970nm可以追踪植物水分含量的变化。但是，植株水分含量的高低不同于作物田间综合利用水分的能力，两者间存在很大区别，吸收水分能力较强的作物及品种，其利用和转化水分的能力未必高，导致田间群体的WUE依然较低。

近些年来，研究者开始了通过遥感数据监测作物的产量和作物蒸腾(ETc)，从而对作物的水分利用效率进行了研究。也有研究者将遥感观测手段与气象数据或者地面涡度观测相结合，通过估算作物蒸腾状况进而对作物WUE进行了反演。前人有关利用遥感数据监测作物WUE取得了一定进展，但是监测指标、方法及模型因地点、作物类型而不尽一致，其适用性还受到栽培条件的制约，尤其是作物WUE监测模型仍存在参数复杂、精度不足、生理意义不明确等缺陷。

作物成熟期小麦水分利用率WUE是基于全生育期作物对水分利用的最终表现，涉及到不同生育时期作物长势的好坏及其对水分利用的状况，同时生长环境对于作物利用水分的影响因素也较多，目前获取作物成熟期WUE大多还是基于田间测定进行，该方法存在诸多弊端。因此，如何对田间小麦快速、准确、简便地进行水分利用率测量，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种田间小麦水分利用率快速检测方法及系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种田间小麦水分利用率快速检测方法，包括以下步骤：

步骤1、最优植被指数获取步骤，采集地区内小麦光谱反射率，依据公式NDDA＝(R₇₆₀+R₆₈₀-2×R₇₀₅)/(R₇₆₀-R₆₈₀)，其中R₇₆₀、R₆₈₀和R₇₀₅分别为波长760、680和705nm处的反射率，进而提取田间植被指数NDDA，所述NDDA对叶片水分利用率的预测误差最小，预测精度最高；

步骤2、最优遥感参数获取步骤，从遥感参数中选取最优遥感参数，令最优遥感参数为OWBI；