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第二十届中国作物学会学术年会

作者：李玥 Yuxin Miao Ata-UI-Karim Syed Tahir 刘小军田永超朱艳曹卫星曹强南京农业大学国家信息工程技术中心/智慧农业教育部工程研究中心/农业农村部农作物系统分析与决策重点实验室/江苏省信息农业重点实验室明尼苏达大学东京大学

【研究背景】气象、土壤、地形和作物品种等生物物理因素对作物生长和产量存在较强的时空变异,传统的单一且固定的作物管理策略已经无法满足复杂的农业生产系统需求。精确氮肥管理旨在通过根据土壤氮肥供应和作物氮素需求的时空同步性... 详细信息

【研究背景】气象、土壤、地形和作物品种等生物物理因素对作物生长和产量存在较强的时空变异,传统的单一且固定的作物管理策略已经无法满足复杂的农业生产系统需求。精确氮肥管理旨在通过根据土壤氮肥供应和作物氮素需求的时空同步性来调整氮肥投入,为实现粮食安全和可持续发展的双重目标提供了一种有前景的策略。目前的研究主要集中在实时估测作物氮营养指标（NNI）和氮素需求（NR）,以诊断作物氮素状况和促进变量施肥。然而,将NNI和NR直接应用于氮肥管理的研究仍然是有限的。本研究拟发展一种基于NNI的冬小麦氮肥推荐算法,并从农艺,经济和环境效益方面与传统农民常规管理和多目标优化策略进行比较,同时评估其有效性和可持续性。【材料与方法】本研究通过在中国华北平原和长江中下游地区于2015—2017和2018—2020年开展了不同品种和氮肥施用量的田间试验,量化了跨生育期的NR和NNI之间的动态变化规律,构建了基于NNI的氮肥推荐算法（NNI-PNM）。基于氮肥-产量响应曲线,模拟了NNI-PNM策略在不同氮营养状况下的性能。此外,在2017—2018年进行了5个农户试验,基于帕累托等级排序和生命周期评价的方法探讨了NNI-PNM策略的综合潜能。【结果与分析】研究结果表明,NNI和NR之间存在稳健且显著的相关关系（R2=0.54-0.98）,其斜率随着播种后天数的增加而增加,而随氮肥利用率的增加而减少。基于这个规律可初步准确估测当季冬小麦的NR (RMSE=3.0～13.7 kg ha, RE=23%～36%)。NNI-PNM策略模拟的追肥用量随着氮营养状况的过剩而降低。与传统农户常规管理和当地推荐策略相比,NNI-PNM策略在氮营养不足的状况下通过增施追氮量可以增加产量0.36～0.4 t ha;在氮营养盈余的状况下,可以在减少追氮量的同时显著提高氮肥偏生产力16.9～93.8 kg kg。在农户验证试验中,NNI-PNM策略和多目标协同策略表现无明显差异,与农户常规管理相比能够在保证产量,蛋白质含量和净生态系统经济效益的前提下,减少氮肥用量（42%）和全球增温潜能（28.8%）,提高氮肥利用率（78.4%）。生命周期评价结果显示,环境影响随着施氮量的增加呈现上升的趋势,其中氮肥的生产和运输,以及灌溉是环境污染物的主要来源。综上所述,精确氮肥管理策略有助于提高农业生态系统的环境质量、经济效益和粮食安全的可持续性,是有效促进冬小麦可持续性生产的简便措施。【结论】基于NR和NNI变化特征建立的NNI-PNM策略具有优化小麦生产和实现多重效益的潜能,为小农氮肥管理决策和农业可持续发展提供了新的思路和支撑。未来的研究应考虑将这个方法在大面积范围内进一步推广和验证。

关键词：氮素需求,氮营养指数精确氮肥管理多目标优化可持续发展

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不同产量水平稻茬小麦氮素需求特征研究

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作物学报 2020年第11期46卷 1780-1789页

作者：杜宇笑李鑫格王雪刘小军田永超朱艳曹卫星曹强南京农业大学国家信息农业工程技术中心/智慧农业教育部工程研究中心/农业农村部农作物系统分析与决策重点实验室/江苏省信息农业重点实验室江苏南京210095

明确长江中下游地区不同产量水平稻茬小麦氮素需求特征,可为小麦施肥管理提供理论依据。本研究通过在江苏开展的多年多点不同品种、氮肥水平以及播期播量的小麦试验,构建不同产量水平的实测数据集,分析不同产量水平下单位籽粒需氮量、... 详细信息

明确长江中下游地区不同产量水平稻茬小麦氮素需求特征,可为小麦施肥管理提供理论依据。本研究通过在江苏开展的多年多点不同品种、氮肥水平以及播期播量的小麦试验,构建不同产量水平的实测数据集,分析不同产量水平下单位籽粒需氮量、干物质积累量、植株氮积累量、氮浓度(植株氮浓度、秸秆氮浓度、籽粒氮浓度)、收获指数、氮收获指数和氮营养指数的变化规律。结果表明,不同产量水平下单位籽粒需氮量无显著差异,中低产的单位籽粒需氮量最高,其值为27.8 kg t–1;低产水平最低,其值为24.8 kg t–1。随着产量水平的提高,成熟期干物质积累量、植株氮积累量、植株氮浓度均呈上升趋势,不同产量水平间差异显著。小麦产量与植株氮积累量呈显著正相关,播种期—拔节期、拔节期—开花期和开花期—成熟期的干物质积累量和氮积累量均随着产量的提高而提高,但不同生育阶段的植株干物质积累和氮积累占比呈现不同变化趋势。秸秆和籽粒氮浓度均随产量水平的提高而提高,高产水平下的秸秆氮浓度与中产无显著差异,但显著高于中低产和低产水平;而对于籽粒氮浓度,除中产和中低产水平外均存在显著差异。收获指数随产量水平的提高而逐渐提高,其变化范围为0.39~0.49,其中低产和中低产显著低于中产和高产;而不同产量水平间氮收获指数无显著差异,其变化范围为0.60~0.96。氮营养指数随着产量水平的提高逐渐提高,且在不同产量水平间差异显著,高产水平的氮营养指数较高,部分值大于1,表明有的试验氮肥供应过量。随着产量水平的提高,单位籽粒需氮量呈现先增加后下降趋势,而干物质积累量、植株氮积累量、植株氮浓度、秸秆氮浓度和籽粒氮浓度均逐渐提高,其中秸秆氮浓度增幅高于籽粒氮浓度,田间施肥应注意避免小麦对氮素的奢侈吸收。收获指数和氮收获指数的变化范围与前人研究一致,生长后期较高的干物质积累量和植株氮积累量是小麦获得高产的主要原因,利用氮营养指数可以对小麦田间氮肥管理起到较好的指导作用。

关键词：产量水平单位籽粒需氮量收获指数氮营养指数

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不同产量水平下稻茬小麦的氮素营养指标特征

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植物营养与肥料学报 2020年第8期26卷 1420-1429页

作者：杜宇笑李鑫格张羽程涛刘小军田永超朱艳曹卫星曹强南京农业大学国家信息农业工程技术中心/农业农村部农作物系统分析与决策重点实验室/智慧农业教育部工程研究中心/江苏省信息农业重点实验室江苏南京210095

【目的】明确长江中下游地区不同产量水平稻茬小麦氮营养指标变化规律,为小麦氮素营养状况实时诊断提供理论依据。【方法】本研究通过江苏省多年多点田间不同氮肥、播期、密度和品种试验,构建不同产量水平小麦大数据,分析不同产量水平... 详细信息

【目的】明确长江中下游地区不同产量水平稻茬小麦氮营养指标变化规律,为小麦氮素营养状况实时诊断提供理论依据。【方法】本研究通过江苏省多年多点田间不同氮肥、播期、密度和品种试验,构建不同产量水平小麦大数据,分析不同产量水平小麦在不同生育时期的干物质积累量、植株氮积累量和植株氮浓度的变化规律,并通过计算小麦临界氮浓度,得到累积氮亏缺和氮营养指数的动态变化规律,进而明确高产稻茬小麦氮素营养指标特征。【结果】干物质积累量和植株氮积累量的变化趋势一致,随着小麦生育进程的推进均逐渐增加,植株氮浓度逐渐减小,累积氮亏缺和氮营养指数会出现波动。整个生育期内,干物质积累量和植株氮积累量在高产小麦和中产小麦之间的差异不显著,但二者植株氮积累量均显著高于中低产小麦,中低产小麦又显著高于低产小麦。在抽穗期、开花期和灌浆期,高产和中产小麦干物质积累量显著高于中低产小麦,中低产小麦又显著高于低产小麦。依据累积氮亏缺值判断氮素营养状况,高产和中产小麦的累积氮亏缺变化趋势一致,在起身—孕穗期,高产小麦的累积氮亏缺值由0.3 kg/hm^2降低为-23.0 kg/hm^2,中产小麦由7.0 kg/hm^2降低为-14.6kg/hm^2,孕穗—抽穗期又呈升高趋势,高产小麦由-23.0 kg/hm^2升高为-11.4 kg/hm^2,中产小麦由-14.6 kg/hm^2升高为2.4 kg/hm^2,开花—灌浆期的波动较小。表明高产小麦氮营养除起身期之外均为过剩,中产小麦在拔节—孕穗期的累积氮亏缺小于0,其余时期累积氮亏缺均大于0,但该水平的累积氮亏缺值一直在适宜范围内波动。中低产小麦在起身—拔节期,累积氮亏缺值由14.2 kg/hm^2降低为9.5 kg/hm^2,之后逐渐升高,灌浆期达到最大为43.9 kg/hm^2;低产小麦在起身期到灌浆期,累积氮亏缺值由17.3 kg/hm^2升高为71.1 kg/hm^2。表明中低产和低产的小麦氮营养水平在整个生育期内逐渐降低,且整个生育期均处于亏缺状态(累积氮亏缺值>0)。在拔节期、孕穗期、抽穗期和灌浆期,高产水平的小麦植株实际氮浓度高于植株临界氮浓度,中产小麦在孕穗期的植株实际氮浓度高于临界氮浓度,而中低产和低产的小麦在整个生育期植株实际氮浓度低于植株临界氮浓度。高产和中产的小麦氮营养指数在1附近波动,其中高产小麦的氮营养指数在起身—孕穗期由0.9升高为1.1,在抽穗—灌浆期,氮营养指数呈现先降低后升高趋势,其值分别为1.0、0.9和1.0,中产小麦与高产小麦的变化趋势一致,起身—孕穗期的氮营养指数由0.8升高为1.0,之后逐渐下降,其值均小于1,抽穗—灌浆期分别为0.9、0.9和0.9。中低产和低产的小麦氮营养指数始终低于1,中低产小麦在起身—拔节期氮营养指数由0.7升高为0.8,之后则逐渐下降,低产小麦从起身—开花期均逐渐下降,而这两个产量水平的氮营养指数在灌浆期会呈现略微上升趋势。【结论】随着产量水平的提高,小麦植株干物质和氮积累量、植株氮浓度、氮营养指数等都相应增加,累积氮亏缺相应下降。较高的干物质积累量和植株氮积累量是提高小麦产量的主要原因,在小麦生长过程中氮营养指数和累积氮亏缺均能准确诊断小麦氮营养状况,可为小麦氮肥精准管理提供理论支持。

关键词：小麦产量水平氮素营养临界氮浓度氮营养指数累积氮亏缺

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水稻生产遥感监测与智慧决策研究进展

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智慧农业(中英文) 2025年第02期 57-72页

作者：赵柄婷华传海叶晨洋熊育春钱涛程涛姚霞郑恒彪朱艳曹卫星江冲亚南京农业大学国家信息农业工程技术中心智慧农业教育部工程研究中心农业农村部农作物系统分析与决策重点实验室江苏省信息农业重点实验室现代作物生产省部共建协同创新中心

[目的/意义]总结叙述水稻生产遥感监测及智慧决策算法的研究进展，剖析面临的挑战，展望未来方向。[进展]首先介绍了遥感手段在时空尺度上如何监测水稻生长，其次剖析了遥感在水稻种植分布、生育期监测、长势监测和产量品质估算等方面... 详细信息

[目的/意义]总结叙述水稻生产遥感监测及智慧决策算法的研究进展，剖析面临的挑战，展望未来方向。[进展]首先介绍了遥感手段在时空尺度上如何监测水稻生长，其次剖析了遥感在水稻种植分布、生育期监测、长势监测和产量品质估算等方面的应用；最后阐述了水稻生产智能决策算法与遥感耦合的潜力。[结论/展望]指出了遥感手段在水稻生产监测与人工智能耦合的应用与机遇，提出了大尺度、实时监测水稻生长的挑战与展望。本文可为水稻生产遥感监测相关深入研究提供参考，推动水稻精准生产和农业可持续发展。

关键词：水稻生产遥感产量模拟决策算法智慧农业

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中国三大粮食作物临界氮浓度稀释曲线研究进展

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南京农业大学学报 2020年第3期43卷 392-402页

作者：曹强田兴帅马吉锋姚霞刘小军田永超曹卫星朱艳南京农业大学国家信息农业工程技术中心/农业农村部农作物系统分析与决策重点实验室/江苏省信息农业重点实验室/江苏省物联网技术与应用协同创新中心江苏南京210095

氮素是粮食作物产量形成的重要元素之一,快速准确诊断作物氮素营养状况是进行精确氮肥管理的前提,而氮素营养诊断指标是制约其发展的关键因素。临界氮浓度稀释曲线是作物临界氮浓度(作物获得最大干物质所需要的最小氮浓度)与作物植株干... 详细信息

氮素是粮食作物产量形成的重要元素之一,快速准确诊断作物氮素营养状况是进行精确氮肥管理的前提,而氮素营养诊断指标是制约其发展的关键因素。临界氮浓度稀释曲线是作物临界氮浓度(作物获得最大干物质所需要的最小氮浓度)与作物植株干物质的幂函数关系,基于临界氮浓度稀释曲线获得的氮营养指数被广泛应用到作物氮素营养诊断中。随着研究的深入,研究者先后基于植株干物质、叶片干物质、叶面积指数等建立了临界氮浓度稀释曲线,提高了作物氮素营养诊断的效率和精度。本文综述了我国三大粮食作物(小麦、玉米、水稻)临界氮浓度稀释曲线的构建、影响曲线参数的因素以及氮营养指数的获取与应用,为临界氮浓度稀释曲线的研究与应用提供理论支撑。

关键词：粮食作物临界氮浓度稀释曲线氮营养指数

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冬小麦产量结构要素预报方法

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农业工程学报 2020年第8期36卷 78-87页

作者：张佩陈郑盟刘春伟王福政江海东高苹江苏省气象局南京210008 福建省烟草公司龙岩市公司龙岩364000 江苏省农业气象重点实验室、南京信息工程大学应用气象学院南京210044 勤耕仁现代农业科技发展(淮安)有限责任公司淮安223001 南京农业大学农业部作物生理生态与生产管理重点实验室、江苏省现代作物生产协同创新中心、国家信息农业工程技术中心南京210095

为优选出最佳的冬小麦产量结构要素预报方法,该研究选择冬小麦成穗数、穗粒数及千粒质量为预报目标,综合考虑种植品种、密度及地区因子,并对气象因子进行膨化统计,得到126个自变量因子,分别采用多元线性回归、因子分析-线性回归及BP(Bac... 详细信息

为优选出最佳的冬小麦产量结构要素预报方法,该研究选择冬小麦成穗数、穗粒数及千粒质量为预报目标,综合考虑种植品种、密度及地区因子,并对气象因子进行膨化统计,得到126个自变量因子,分别采用多元线性回归、因子分析-线性回归及BP(Back Propagation)神经网络等3种方法进行建模分析。结果表明,直接采用各因子进行回归分析无法解决不同自变量间存在的多重共线性问题,而因子分析虽然消除了不同自变量间的多重共线性,但采用因子优化后的10个综合因子分别对3个产量结构要素进行线性回归,得到的预报模型决定系数(R^2)均不足0.500。运用BP神经网络对冬小麦3个产量结构要素进行预报,结果发现,当输入层为126、隐含层为16、输出层为3时,BP神经网络结构最佳,在此结构下,模型的决定系数为0.644,明显优于多元线性回归及因子分析-线性回归法。同时,基于BP神经网络模型对冬小麦产量结构要素的预报精度平均达85.3%。因此,推荐采用BP神经网络模型对冬小麦产量结构要素进行预报。

关键词：作物冬小麦产量结构要素多元线性回归因子分析 BP神经网络

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油菜素内酯浸根对水稻水卷苗机插植伤的修复效应

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中国水稻科学 2020年第6期34卷 539-549页

作者：李玉祥何知舟丁艳锋王绍华李刚华石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003 江苏省现代作物生产协同创新中心/南京农业大学国家信息农业工程技术中心/农业部南方作物生理生态重点开放实验室南京210095

【目的】探究油菜素内酯(Brassinolide,BR)浸根对机插水卷苗栽后本田生长及产量的影响。【方法】以宁粳8号为试验材料,分析不同浓度BR(T1、T10、T20,分别表示水培营养液中BR浓度为1 mg/L、10 mg/L、20 mg/L)浸根对水卷苗机插本田后返青... 详细信息

【目的】探究油菜素内酯(Brassinolide,BR)浸根对机插水卷苗栽后本田生长及产量的影响。【方法】以宁粳8号为试验材料,分析不同浓度BR(T1、T10、T20,分别表示水培营养液中BR浓度为1 mg/L、10 mg/L、20 mg/L)浸根对水卷苗机插本田后返青活棵及产量的影响,以正常水培营养液处理为对照(CK)。【结果】BR浸根(T1、T10、T20)能够促进水稻地上部生长,栽插本田21d后株高较CK分别增加11.68%、8.12%和7.61%;BR浸根对水卷苗栽后根系的促生作用更为明显,不同浓度BR浸根对水卷苗栽后根长、根表面积、根尖数、根体积、根直径、根质量和根冠比均产生了显著影响,其中根尖数以低浓度BR处理效果更优,而其他根系指标均以高浓度BR处理效果更优。与CK相比,不同浓度BR浸根降低了叶片过氧化氢浓度(至移栽后12d,分别降低12.50%、23.25%和22.25%),增强了叶片抗氧化酶活性;与移栽当天相比,移栽后第2天BR浸根处理叶片中玉米素(ZT)浓度迅速增加(分别为197.27%、153.11%和243.78%),而CK增加缓慢(2.94%),根系表现一致,且根系中生长素(IAA)浓度显著高于CK;同时BR处理在栽后一周内赤霉素(GA3)浓度均明显高于对照。与CK相比,T10处理显著提高了每穗粒数和结实率(分别为15.04%和6.62%),T20处理显著提高了结实率(6.17%),但BR处理千粒重均显著下降,最终产量T10和T20处理较CK分别提高5.11%和7.99%。【结论】适当浓度的BR(T10~T20)浸根能减轻水卷苗机插植伤,提高抗氧化酶活性,降低H2O2含量,提高ZT、GA3和IAA浓度,高效地促进根系生长,提高了每穗粒数和结实率。本研究可为减轻机插植伤,促进机插水稻高产稳产提供理论依据和技术参考。

关键词：水稻植伤油菜素内酯抗氧化系统激素产量

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RiceGrow水稻模型品种参数敏感性分析

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农业大数据学报 2021年第3期3卷 23-32页

作者：孟怡君邱小雷刘蕾蕾刘兵朱艳曹卫星汤亮南京农业大学农学院南京210095 国家信息农业工程技术中心南京210095 智慧农业教育部工程研究中心南京210095 农业农村部农作物系统分析与决策重点实验室南京210095 江苏省信息农业重点实验室南京210095 现代作物生产省部共建协同创新中心南京210095

品种参数调试是利用作物生长模型进行模拟前的重要步骤,其调试往往花费大量时间和精力,敏感性分析可以帮助识别敏感参数,提高调试效率。本研究针对水稻生长模型RiceGrow,运用SimLab和MATLAB软件,采用EFAST法对水稻品种参数进行敏感性分... 详细信息

品种参数调试是利用作物生长模型进行模拟前的重要步骤,其调试往往花费大量时间和精力,敏感性分析可以帮助识别敏感参数,提高调试效率。本研究针对水稻生长模型RiceGrow,运用SimLab和MATLAB软件,采用EFAST法对水稻品种参数进行敏感性分析,得出不同地区和不同气候情景下(1981-2015年的历史气象数据和全球未来增温2.0℃气候情景)该模型的参数敏感性,并通过TDCC(Top-Down-Coefficient of Concordance)系数计算敏感性排序一致性。结果表明,影响开花期和总干物质量的最敏感参数为最适温度(OT,Optimum Temperature),其次为温度敏感性(TS,Temperature Sensitivity)、光周期敏感性(PS,Photoperiod Sensitivity)、基本早熟性(IE,Intrinsic Earliness),对成熟期和全生育期的最敏感参数为OT,TS、IE、PS、基本灌浆因子(BFF,Basic Filling Factor)也是敏感参数,影响产量的敏感参数主要为最大光合速率(AMX,Maximum CO2 assimilationrate)、比叶面积(SLA,Specific Leaf Ar⁃ea)、收获指数(HI,Harvest Index),其次包括IE、TS、BFF、OT、PS;各个地区和不同气候情景下敏感参数较为一致但敏感性排序差异较大,增温气候情景下的多数参数敏感指数略有增加,少数略有减小;不同气候情景下的参数敏感性变化较小,不同地区之间的变化较大。在对生育期和总干物质量输出变量进行调参时,需要重点调试OT;在低温高纬度的地区需重点调试和温度、光周期及光合有关的参数;在对产量进行调参时,需要重点关注AMX、HI、SLA。LAI相对生长速率和消光系数不敏感,可在参数调试中忽略,也可在模型中剔除进行模型简化。研究结果将为作物模型的本地化、提高参数估计效率提供支持。

关键词： RiceGrow 作物生长模型水稻敏感性分析品种参数生育期产量

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基于消费级无人机搭载数码相机监测小麦长势状况研究

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南京农业大学学报 2019年第4期42卷 622-631页

作者：江杰张泽宇曹强田永超朱艳曹卫星刘小军南京农业大学国家信息农业工程技术中心/农业农村部作物系统分析与决策重点实验室/江苏省信息农业重点实验室/江苏省现代作物生产协同创新中心

[目的]本文旨在探究消费级无人机搭载数码相机更好地用于小麦长势快速监测。[方法]于2015—2017年开展涉及2个小麦品种和4个施氮水平处理的田间小区试验,在小麦关键生育期采用大疆精灵3专业版无人机自带的数码相机获取试验区数码影像,... 详细信息

[目的]本文旨在探究消费级无人机搭载数码相机更好地用于小麦长势快速监测。[方法]于2015—2017年开展涉及2个小麦品种和4个施氮水平处理的田间小区试验,在小麦关键生育期采用大疆精灵3专业版无人机自带的数码相机获取试验区数码影像,并提取6种颜色指数,同步取样并测定叶面积指数、叶片干物质量及叶片氮积累量等小麦长势信息,在小麦抽穗前、后及全生育期分别运用指数函数和随机森林算法定量分析长势信息与颜色指数的关系。[结果]在小麦各生长阶段,指数函数模型表现较好,可见光大气阻抗指数(visible atmospherically resistant index,VARI)、超红指数(excess red index,ExR)和归一化绿减红差值指数(normalized green minus red difference index,NGRDI)与叶面积指数、叶片干物质量和叶片氮积累量的相关性均表现较好,继而分别建立了基于VARI、ExR和NGRDI的叶面积指数( R^2=0.71~0.82)、叶片干物质量( R^2=0.42~0.71)和叶片氮积累量( R^2=0.52~0.76)的指数函数监测模型。独立试验数据的检验结果表明:在抽穗前及全生育期,ExR( R^2=0.45~0.70和0.42~0.62)监测模型估测的叶面积指数、叶片干物质量和叶片氮积累量与实测值拟合性更好,在抽穗后期,VARI( R^2=0.68~0.72)监测模型估测效果更好。[结论]结合小麦各生长阶段指数函数监测模型,利用无人机搭载数码相机可以快速无损监测小麦长势状况。

关键词：小麦长势氮素营养无人机数码相机

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基于高空间分辨率卫星影像的新疆阿拉尔市棉花与枣树分类

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中国农业科学 2019年第6期52卷 997-1008页

作者：姬旭升李旭万泽福姚霞朱艳程涛南京农业大学国家信息农业工程技术中心江苏省信息农业重点实验室塔里木大学信息工程学院江苏省现代作物生产协同创新中心农业农村部农作物系统分析与决策重点实验室

【目的】枣树和棉花是新疆地区的两大优势作物。利用高空间分辨率遥感影像对作物进行识别,更加快速、准确地获取枣树和棉花的种植面积及其分布区域,以利于相关部门政策的制定及农作物的精确管理。【方法】本文以新疆阿拉尔市主要农作物... 详细信息

【目的】枣树和棉花是新疆地区的两大优势作物。利用高空间分辨率遥感影像对作物进行识别,更加快速、准确地获取枣树和棉花的种植面积及其分布区域,以利于相关部门政策的制定及农作物的精确管理。【方法】本文以新疆阿拉尔市主要农作物为研究对象,运用基于像素与面向对象的遥感影像分类方法,通过比较光谱角制图(SAM)、支持向量机(SVM)、CART决策树(DTs)、随机森林(RF)这4种机器学习算法在高空间分辨率卫星影像分类中的作物识别精度,探究影像获取时期(2016-05-10、2016-09-07、2016-10-08)及面向对象的信息提取技术对作物分类精度的影响。【结果】5月份影像(即棉花覆膜期影像)作物分类精度最高,10月份影像次之,9月份影像最差;与基于像素的作物分类方法相比,面向对象的作物分类方法可以使各时期的作物分类总体精度得到一定提高(除SAM之外),各时期分类精度分别提高了4.83%、7.77%、7.22%,最高分类精度分别为93.52%(2016-05-10)、85.36%(2016-09-07)、88.88%(2016-10-08),均实现了较好的作物分类效果。【结论】5月份(棉花覆膜期)影像对棉花和枣树分类效果最好,该时期的棉花被地膜覆盖,且枣树表现出明显的植被光谱特性,两种作物生长早期呈现出差异化的光谱特征,因此棉花和枣树的遥感识别应在作物生长早期进行;面向对象的分类方法可以综合运用光谱、纹理及空间信息,特别是纹理信息的加入,可以取得比基于像素方法更高的分类精度,且提供一种高效提取田块边界的手段,对当地农田信息化管理具有重要应用价值。在棉花和枣树识别过程中,纹理特征的重要性高于光谱和空间特征,红光和绿光波段在所有波段中对棉花和枣树的识别贡献最大。

关键词：新疆高空间分辨率卫星影像基于像素面向对象枣树棉花分类

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