【摘 要】
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随着全球气候剧烈变化,洪涝灾害已经成为影响我国作物产量的重要灾害之一,对农业产生的影响严重制约了我国经济发展。监测作物涝害情况已成为国内外研究的重要领域,所以对涝害进行精准、实时高效的监测对于指导农业发展有重要意义,同时对灾后作物恢复和受灾的评估有指导意义。当前,涝灾的研究主要以气象信息和当地实际情况采用传统方法进行监测和预警,且研究方向集中在经济损失和环境安全方面,而针对农作物的涝害研究甚少,这
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随着全球气候剧烈变化,洪涝灾害已经成为影响我国作物产量的重要灾害之一,对农业产生的影响严重制约了我国经济发展。监测作物涝害情况已成为国内外研究的重要领域,所以对涝害进行精准、实时高效的监测对于指导农业发展有重要意义,同时对灾后作物恢复和受灾的评估有指导意义。当前,涝灾的研究主要以气象信息和当地实际情况采用传统方法进行监测和预警,且研究方向集中在经济损失和环境安全方面,而针对农作物的涝害研究甚少,这不仅受限于种植土壤、种植面积及生育周期等因素,还需要结合作物品种、气候信息及复杂生理特性等。因此对于作物涝灾监测系统目前未形成一个完善且全面适用的方法。随着遥感的发展,遥感手段使得涝灾监测范围广、具有实时性、分辨率高和结果精准,但由于时间分辨率受限,难以保证数据的稳定,对于农作物涝害程度识别缺少准确的分析。以人工试验田模拟大豆和玉米涝害实验为例,研究作物重要生长时期涝害对物候信息和光谱的敏感性,建立作物涝害产量遥感估算模型和遥感监测模型,应用示范在大田农业涝害监测与评价,有利于农业信息化发展。大豆、玉米模拟种植实验中,控制大豆不同生长期的不同淹水程度,设定控制积水在土壤表面3cm以上为涝害,受害程度用水分胁迫天数做区分,涝害胁迫天数设置为2天、4天、6天、8天、10天,并在胁迫结束后和恢复15天后采集物候信息和光谱信息。通过分析不同涝害程度下大豆和玉米涝害下恢复前后冠层光谱曲线变化、光谱特征参数识别水分效果。针对大豆、玉米物候信息的变化和光谱相关性和敏感波段植被指数识别效果以及收成时产量损失程度,结合光谱相关性分析分别建立两种作物产量估算模型,为遥感监测作物遭受涝害后物候状态和产量减损评价提供了理论基础,最终根据敏感植被指数建立综合作物涝害监测模型。根据涝害前后变化结果可知,大豆株高、根部直径和叶面积涝害胁迫的敏感性均在分枝期最强,玉米棒长和秃尖长度水分胁迫的敏感性在灌浆期最明显,而涝害作物物候信息光谱相关性在不可见光近红波段较敏感。从大豆和玉米的冠层光谱反射率可见,随胁迫天数增加,可见光波段光谱反射率变大,近红外波段光谱反射率变小。在光谱特征参数中红边幅值和红边位置均可有效识别两种作物的涝害。在植被指数识别涝害效果分析中SIPI、NDVI以及GNDVI归一化类型植被指数的效果明显,建立两种作物产量的估算模型中NDVI效果最佳。根据同一时期相关性强的植被指数,分别建立大豆和玉米以及适用综合作物的三种遥感涝害监测模型。此外,本文提取将军尧镇和农安县地块的综合作物种植区域,通过综合作物涝害遥感监测模型进行应用示范,并结合采集野外洪涝灾害信息对该区域受涝作物进行模型精度评价,验证了遥感监测区域作物洪涝灾害的适用性和可行性,为后续洪涝灾害研究提供了有效基本条件,提供可靠理论基础。
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