基于无人机遥感的小麦倒伏监测及灾损评估

摘要

小麦倒伏不仅通过影响光合作用造成小麦产量和品质的降低，还影响后期机收作业。为了准确及时地确定小麦倒伏区域和灾损情况，基于田间小麦倒伏试验和无人机遥感监测影像，构建了小麦抽穗期、开花期和灌浆期多生长阶段的倒伏数据，分析了不同生育时期和不同程度倒伏小麦的光谱特点和灾损情况，并进行了灾损与光谱特征的相关性分析。结果显示，与正常小麦相比，轻度倒伏后，小麦蓝、绿、红、红边和近红外波段反射率分别增加41%、38%、33%、34%和23%；重度倒伏后，小麦蓝、绿、红、红边和近红外波段反射率分别增加了96%、91%、84%、88%和59%。正常小麦从抽穗期到灌浆期，蓝、绿、红、红边、近红外波段反射率和植被指数GNDVI、NLI、DVI呈现先升高后降低的趋势，植被指数NDVI、NDRE、LCI、OSAVI呈现逐渐降低的趋势；而倒伏小麦，从抽穗期到灌浆期，蓝、绿、红、红边、近红外波段反射率呈现先降低后升高的趋势，植被指数NDVI、OSAVI、NLI和DVI呈现逐渐降低的趋势，植被指数GNDVI、NDRE和LCI呈现先升高后降低的趋势。抽穗期轻度和重度倒伏造成的小麦产量分别减少2.4%和5.4%；开花期轻度和重度倒伏造成小麦产量分别减少3.5%和8.4%；灌浆期轻度和重度倒伏造成小麦产量分别减少5.9%和12.5%。进一步分析发现，各个生育时期轻度和重度倒伏造成的小麦减产主要是由千粒质量和穗粒数下降造成的。倒伏小麦产量差值与倒伏图像光谱特征相关关系的显著程度由强到弱依次为灌浆期>开花期>抽穗期。倒伏小麦产量灾损监测模型的敏感光谱特征包括开花期和灌浆期蓝、绿、红波段光谱反射率差值，开花期植被指数NDVI、GNDVI差值，灌浆期红边、近红外波段光谱反射率差值与植被指数NDRE、LCI、NLI、DVI差值。

关键词

小麦倒伏 / 灾损 / 无人机遥感 / 植被指数 / 减产 / 生育时期