农田春小麦叶面积指数和覆盖度时空变异性研究

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1、2014年8月农业机械学报第45卷第8期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．08．041*农田春小麦叶面积指数和覆盖度时空变异性研究王春梅顾行发余涛孟庆岩刘苗李玲玲(中国科学院遥感与数字地球研究所，北京100101)摘要:准确获取春小麦叶面积指数和覆盖度的时空变异特征，对春小麦生长参数时空分析至关重要，也是利用遥感准确反演春小麦叶面积指数和覆盖度必须解决的问题，对于尺度转换研究具有十分重要的意义。综合运用传统统计分析方法、地质统计分析方法及时间稳定分析方法，研究了春小麦叶面积指数和覆盖度在不

2、同生育阶段的时空变异特征，并探讨了二者的关系，建立了综合考虑时空特征的春小麦叶面积指数增长模型。研究结果表明:在研究条件下，春小麦覆盖度和叶面积指数随时间的变化趋势相似，但二者变异系数(CV)的变化趋势明显不同，随着春小麦的不断生长，覆盖度CV不断减小，而叶面积指数CV则是先增加后减小;春小麦叶面积指数和覆盖度都具有空间结构，其中在播种-分蘖阶段(头水灌溉前)的空间相关距离最大(50～60m)，头水灌溉后，春小麦叶面积指数和覆盖度的空间相关距都减小，其中叶面积指数相对比较稳定(约20m);春小麦叶面积指数和覆盖度均具有时间

3、稳定特征，播种-分蘖阶段处于头水灌溉前，这个阶段的春小麦覆盖度对其在整个生育期的稳定性有显著影响，相比之下，这个阶段的叶面积指数对其在整个生育期的稳定性影响不明显;春小麦叶面积指数除了与生育期有密切的时间相关关系外，还在一定范围内与覆盖度有显著的空间相关关系，为此从时空变异角度，建立了一个以生育期和覆盖度为预报因子的叶面积指数增长模型，经检验，拟合模型方程在置信度0.01水平上表现显著。叶面积指数增长模型将不同时间的叶面积结合了空间上的变异特征，较之前的仅基于生育期的Logistic模型适应性更广。关键词:春小麦叶面积指数

4、覆盖度地统计时空变异中图分类号:S512.1文献标识码:A文章编号:1000-1298(2014)08-0254-08作物叶面积指数和覆盖度必须解决的问题，这对引言于叶面积指数和覆盖度的尺度提升研究具有十分作物覆盖度和叶面积指数(LAI)在作物模型模重要的意义。拟中具有非常重要的作用，是衡量作物生长状况的本文综合运用传统统计方法、地质统计方法、时［1－3］重要指标。在精准农业研究及遥感估算中，揭间稳定方法研究春小麦不同生育阶段叶面积指数和示作物叶面积指数和覆盖度的时空变异及其关系对覆盖度的时空变异特征及关系，旨在为西北旱区

5、春［4－7］于气候、气象及水文模型具有重要意义。小麦叶面积指数和覆盖度的地面观测和时空分析提多年来，关于作物叶面积指数和覆盖度在不供依据。［8］同尺度的时空变异分析受到极大的关注。随着1试验设计遥感科学的发展和应用，遥感技术已逐步成为表［9－11］达区域信息强有力的手段。利用遥感技术反1.1试验设置演作物叶面积指数和覆盖度是当前重要的研究课试验区位于甘肃省石羊河流域农业部作物高效［12］2题，但在利用遥感数据反演过程中，往往需要尽用水武威科学观测站农田内，总面积约2hm，试验可能多的地面观测数据用于优化模型参数和检验区内地

6、势开阔、平坦，全部种植春小麦。春小麦于［10－13］估算结果。及时准确地获取作物叶面积指2011年3月15日(一年中的序数DOY为74)播种，数和覆盖度的时空变化，是解决遥感数据与地面灌溉和施肥均采用当地常规水平，同年7月22日收观测数据在时空尺度匹配问题的重要保证，这对割。作物参数时空分析至关重要，也是遥感准确反演试验区春小麦生育阶段划分是播种-分蘖(3月收稿日期:2013-09-13修回日期:2013-11-21*民用航天“十二五”预研项目(D040201)、高分辨率对地观测系统国家重大专项资助项目(YZD00100G

7、F)和遥感科学国家重点实验室资助项目(Y1Y00244KZ)作者简介:王春梅，助理研究员，博士，主要从事农业资源研究，E-mail:wangcm@radi．ac．cn通讯作者:顾行发，研究员，博士生导师，主要从事定量化遥感、光学卫星传感器定标、气溶胶遥感等研究，E-mail:guxf@radi．ac．cn第8期王春梅等:农田春小麦叶面积指数和覆盖度时空变异性研究25515日至5月11日)、分蘖-拔节(5月11日至5月22取15个样点采用人工采样方法进行校正。具体校日)、拔节-抽穗(5月22日至6月14日)、抽穗-乳熟正方法

8、是:首先数出采样范围内(60cm×60cm)的(6月14日至7月5日)、乳熟-成熟(7月5日至7春小麦数量，再在样区中选取有代表性的10株春小月22日)。试验区春小麦生长期内共灌溉4次，灌麦观测每株的叶片数，再选取有代表性的20片叶溉时间分别是5月1日、5月21日、6月10日、7月2片，用数码相机测定单