棉蚜胁迫下的棉花叶片早期光谱特征研究

【作者】 林皎； 马露露； 许敬诚； 姚秋双； 张泽； 吕新；

【机构】 石河子大学农学院；

【摘要】 【研究背景】棉花是全球重要经济作物之一,新疆地区是我国优质棉区之一。该地区独特的地域优势和气象资源,是棉花开展智能化管理与监测的基础。在棉花的生长发育过程中,病虫草害的管理是贯穿其全生育期的。棉蚜是危害棉花的一个主要害虫,而传统的棉蚜虫害监测主要是人工调查棉蚜数量及估算棉蚜发生面积和等级,以此制定防治策略。棉蚜寄生在宿主上,吮吸汁液为生,必然引起植株叶片外形的改变和组织内部物质含量的变化。随着遥感技术在农业上的应用,可实现区域尺度上棉蚜的监测,突破了棉蚜监测的瓶颈。然而,也同时伴随着棉蚜早期现象监测难的问题。本文以单叶角度探索棉蚜早期危害的叶片特征,以期找到棉蚜早期遥感监测的特征波段。【材料与方法】本试验采用盆栽方式进行,供试品种为新陆早45号和鲁研棉24。每盆定株成2～3株。当棉株第4片真叶完全展开时,每叶接种4只。每5天开始采集所有叶片数据。人工计数记录叶片上棉蚜数量后采集高光谱数据。【结果与分析】通过方差分析显示,随着蚜害时间的延长,单叶棉蚜数量显著增加。但不同品种蚜害棉叶在近红外波段反射率不同。随着蚜虫侵害时间的延长,在近红外波段,新路早45号蚜害叶片相较于健康叶片的原始光谱反射率呈现增-降-增-降,蚜害叶片在近红外处的原始光谱反射率低于健康叶片。鲁棉研24号蚜害叶片相较于健康叶片的原始光谱反射率呈现降-增-降-增,随着棉蚜侵害时间的延长,蚜害叶片在近红外处的原始光谱反射率逐渐高于健康叶片。由于不同波段反射率对蚜害光谱响应不同,故可针对性选择响应较高的波段建立蚜害棉叶光谱估测模型。417～508 nm可作为棉蚜早期危害的特征波段。基于特征波段分别建立棉蚜危害早期监测模型,其中鲁棉研24以418、454、448、428、456、460 nm为自变量建立的线性模型精度最高;新路早45号以508 nm建立的线性模型精度最高。【结论】本文以单叶角度探索棉蚜早期危害的叶片特征,通过相关分析和方差分析表明,基于高光谱遥感技术对棉蚜危害后棉叶进行早期监测是可行的,该研究为遥感大面积棉蚜早期监测提供理论依据及参考。更多还原