一种估算小麦光能利用率的方法、系统及存储介质

本发明涉及农作物栽培，更具体的说是涉及一种估算小麦光能利用率的方法、系统及存储介质。

背景技术：

1、雨养农业是指单纯依靠天然降水为水源的农业生产。雨养农业主要出现在半干旱半湿润易旱区，但雨养农业也出现在雨量充沛的湿润地区。雨养农业是我国农业的重要组成部分，是我国粮食的重要产地，已经成为我国农业乃至整个国民经济发展的战略要地，也是我国农业发展的最大潜力区。虽然水资源短缺在一定程度上制约了农业的发展，但是北方地区的土地资源丰富，光热资源充足，有利于作物的生长，增产潜力较大。如果能够充分利用该区域的光热资源，提高土地利用率，增加粮食产量，那么对于保证国家粮食安全具有重要意义。因此准确估计光能利用率(rue)在变化的环境条件下初级生产力(gpp)和产量的相关影响至关重要。

2、遥感技术在一系列作物生长条件下的应用可以快速，准确和客观地估计作物产量的相关生理指标，如光合速率、叶面积指数和生物量等，地面高光谱数据已被广泛应用于估算不同作物的rue。为此，主要有两种候选方法：叶绿素荧光和植被指数。尽管叶绿素荧光与rue之间存在良好的关系，但从大空间尺度的遥感中获取这类数据是比较困难的，然而，基于遥感反射率数据得到的ndvi对rue的估算精度较低，一种可能的替代方案是基于两个窄波段反射率的pri，它已被广泛用于不同时间和空间尺度上不同作物的估量apar的耗散。rue和pri之间的关系在不同的尺度上是不同的，非常容易受到环境等各种因素的影响。因此，pri和rue之间关系的不稳定性阻碍了pri的预测能力。因此，如何解决上述技术问题，是本领域技术人员亟需研究的。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种估算小麦光能利用率的方法、系统及存储介质，以解决背景技术中存在的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种估算小麦光能利用率的方法，包括以下步骤：

4、采集小麦不同生育时期植被数据；

5、分别对小麦不同生育时期的植被数据进行参数测定，并计算光能利用率；

6、利用植被指数优选方法与两波段比值光谱参数sr以差值形式结合的二次筛选方法，构建复合光谱指数，并将复合光谱指数与光能利用率进行拟合；

7、当拟合结果满足预设条件时，复合光谱指数用于对待计算的光能利用率进行估算。

8、可选的，植被参数测定包括生物量测定，光合有效辐射测定和冠层光谱测定。

9、可选的，生物量测定的步骤如下：将茎叶分离，并单独分装，并称取叶片和茎秆片鲜重；放置在105℃的烘箱中杀青30min使叶片和茎秆失活，在70℃下干燥至恒重，记录叶片和茎秆干重，地上部干重记为dm，并计算出生物量。

10、可选的，使用线性光量子传感器获取光合有效辐射数值，将传感器放置所选取测定区域小麦冠层上层约10cm的地方，采集冠层上方光合有效辐射总量parin，然后将传感器放置冠层内部距离地面约2cm的地方采集透过冠层的光合有效辐射总量parthr，最后计算冠层光合有效辐射截获率ipar：

11、

12、被冠层所吸收利用的光合有效辐射par为：

13、par＝tsr×ipar×0.5；

14、其中，tsr表示总的太阳辐射(solar radiation)量。

15、可选的，两波段比值光谱参数sr筛选方法具体为：在所有光谱波段范围内每间隔2个波段读取光谱反射率数据，以矩阵形式排列，将所有可能的两两波段组合构建的光谱指数与rue拟合方程，同时计算相对应的决定系数r2并绘制等高线图，依据颜色的不同确定r2的波动范围，进一步确立特征波段组合。

16、一种估算小麦光能利用率的系统，包括：

17、数据采集模块：用于采集小麦不同生育时期植被数据；

18、实际光能利用率计算模块：用于分别对小麦不同生育时期的植被数据进行参数测定，并计算光能利用率；

19、复合光谱指数构建模块：用于利用植被指数优选方法与两波段比值光谱参数sr以差值形式结合的二次筛选方法，构建复合光谱指数，并将复合光谱指数与光能利用率进行拟合；

20、复合光谱指数估算光能利用率模块：当拟合结果满足预设条件时，复合光谱指数用于对待计算的光能利用率进行估算。

21、一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任意一项所述的一种估算小麦光能利用率的方法的步骤。

22、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种估算小麦光能利用率的方法、系统及存储介质，通过参数组合的方式构建一种新的植被指数来准确估算rue。预期结果将为在雨养和灌溉及不同氮肥处理条件下，提供一种在多变的环境条件下了保证精度的rue估算方法。

技术特征：

1.一种估算小麦光能利用率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种估算小麦光能利用率的方法，其特征在于，植被参数测定包括生物量测定，光合有效辐射测定和冠层光谱测定。

3.根据权利要求2所述的一种估算小麦光能利用率的方法，其特征在于，生物量测定的步骤如下：将茎叶分离，并单独分装，并称取叶片和茎秆片鲜重；放置在105℃的烘箱中杀青30min使叶片和茎秆失活，在70℃下干燥至恒重，记录叶片和茎秆干重，地上部干重记为dm，并计算出生物量。

4.根据权利要求2所述的一种估算小麦光能利用率的方法，其特征在于，使用线性光量子传感器获取光合有效辐射数值，将传感器放置所选取测定区域小麦冠层上层10cm的地方，采集冠层上方光合有效辐射总量parin，然后将传感器放置冠层内部距离地面2cm的地方采集透过冠层的光合有效辐射总量parthr，最后计算冠层光合有效辐射截获率ipar：

5.根据权利要求1所述的一种估算小麦光能利用率的方法，其特征在于，两波段比值光谱参数sr筛选方法具体为：在所有光谱波段范围内每间隔2个波段读取光谱反射率数据，以矩阵形式排列，将所有两两波段组合构建的光谱指数与rue拟合方程，同时计算相对应的决定系数r2并绘制等高线图，依据颜色的不同确定r2的波动范围，进一步确立特征波段组合。

6.一种估算小麦光能利用率的系统，其特征在于，包括：

7.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任意一项所述的一种估算小麦光能利用率的方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种估算小麦光能利用率的方法、系统及存储介质，涉及农作物栽培技术领域。本发明包括以下步骤：采集小麦不同生育时期植被数据；分别对小麦不同生育时期的植被数据进行参数测定，并计算光能利用率；利用优选植被指数和两波段比值优化组合参数SR以差值结合的形式进行二次鉴选，构建复合光谱指数，并将复合光谱指数与光能利用率进行拟合；当拟合结果满足预设条件时，复合光谱指数用于对待计算的光能利用率进行估算。本发明通过参数组合的方式构建一种新的植被指数来准确估算RUE。预期结果将为在雨养和灌溉及不同氮肥处理条件下，提供一种在多变的环境条件下了保证精度的RUE估算方法。

技术研发人员：张海艳,冯子恒,段剑钊,贺利,王晨阳,谢迎新,冯伟
受保护的技术使用者：河南农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17