烏蘭吐雅 烏蘭 姜英君等

摘要以大興安嶺西麓的拉布達(dá)林農(nóng)場(chǎng)、謝爾塔拉農(nóng)場(chǎng)、莫拐農(nóng)場(chǎng)以及呼倫貝爾市華和有限責(zé)任公司的農(nóng)場(chǎng)為研究區(qū)域，利用Landsat8OLI影像和時(shí)間序列MODIS NDVI數(shù)據(jù)，結(jié)合GPS野外定位技術(shù)，對(duì)各大農(nóng)場(chǎng)2015的春小麥進(jìn)行了苗期長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)初探。結(jié)果表明：研究區(qū)南部的春小麥長(zhǎng)勢(shì)最好，其次為中部的謝爾塔拉農(nóng)場(chǎng)及東部的莫拐農(nóng)場(chǎng)，最差為北部拉布達(dá)林農(nóng)場(chǎng)。從總體來(lái)看，MODIS NDVI數(shù)據(jù)能很好地反映大興安嶺西麓春小麥長(zhǎng)勢(shì)狀況，為該區(qū)域田間管理和早期估產(chǎn)提供及時(shí)信息和理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞大興安嶺西麓；春小麥；苗期長(zhǎng)勢(shì)；遙感監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)S126文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A文章編號(hào)0517-6611（2015）31-356-03

Growth Monitoring for Spring Wheat during Seeding Stage Based on MODIS NDVI Data—A Case Study of Daxinganling Western Slope in Hulun Buir

WULAN Tuya1， WU Lan1， JIANG Yingjun2 et al

（1.Inner Mongolia Autonomous Region Academy of Agriculture and Animal Husbandry， Hohhot， Inner Mongolia； 2. Hailar Agricultural and Livestock Management Bureau， Hailar， Inner Mongolia 021008）

AbstractThe Labudalin farm， Xieertala farm， Moguai farm and the farm of Huahe Limited Liability Company， Hulunbeier were selected as study regions. Using Landsat8 OLI image and time series MODIS NDVI data， combined with technology of global positioning system， a preliminary study was conducted on the growth monitoring of spring wheat at seedling stage in farm. The results showed that the growth of spring wheat in southern areas was best and then followed by Xieertala farm and Moguai farm which were located in central sections and eastern part respectively. The worst was Labudalin farm in northern part. Overall， MODIS NDVI data could reflect the growing status of spring wheat in Daxinganling western slope very well. It would provide information for field management in time and theoretical basis for early yield estimation for these areas.

Key wordsDaxinganling western slope； Spring wheat； The growth monitoring； Remote sensing monitorin

長(zhǎng)勢(shì)，即作物長(zhǎng)勢(shì)的狀況與趨勢(shì)，長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)可以為田間管理、早期產(chǎn)量估算提供依據(jù)[1]。作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)是農(nóng)情遙感監(jiān)測(cè)與估產(chǎn)的核心部分，其本質(zhì)是在作物生長(zhǎng)早期階段就能反應(yīng)出作物產(chǎn)量的豐欠趨勢(shì)，通過(guò)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)實(shí)際的作物產(chǎn)量[2]?，F(xiàn)有的長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)遙感指標(biāo)有葉面積指數(shù)（LAI）和植被指數(shù)。其中歸一化植被指數(shù)（NDVI）是過(guò)去30年來(lái)使用最為廣泛的植被指數(shù)，也是用于LAI估算的常用指標(biāo)[3]。NDVI可以消除大部分與儀器定標(biāo)、太陽(yáng)角、地形、云陰影和大氣條件相關(guān)的輻照度的變化的影響，增強(qiáng)了對(duì)植被的響應(yīng)能力，是植被生長(zhǎng)狀態(tài)及植被覆蓋度的最佳因子，典型的地面覆蓋類型在大尺度NDVI，圖像上區(qū)分明顯，植被得到有效的突出，特別適合用于全球或各大陸等大尺度的植被動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)[4]。裴志遠(yuǎn)等[5]用NDVI研究作物長(zhǎng)勢(shì)的時(shí)空特征，李楊等[6]用SPOT/VGT NDVI數(shù)據(jù)，根據(jù)作物長(zhǎng)勢(shì)特點(diǎn)提取大區(qū)域農(nóng)作物空間分布信息，彭朋等[7]用NDVI監(jiān)測(cè)水稻長(zhǎng)勢(shì)，吳炳方等[8]用不同遙感數(shù)據(jù)NDVI產(chǎn)品與農(nóng)業(yè)氣象數(shù)據(jù)結(jié)合建立全國(guó)作物長(zhǎng)勢(shì)遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。可以看出，NDVI是進(jìn)行作物長(zhǎng)勢(shì)遙感監(jiān)測(cè)最常使用的指標(biāo)。從運(yùn)用NDVI監(jiān)測(cè)小麥長(zhǎng)勢(shì)來(lái)看，前人的研究多集中在冬小麥長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)，而對(duì)于春小麥長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)的研究甚少[2，9-10]。筆者選用時(shí)間序列MODIS NDVI數(shù)據(jù)，對(duì)大興安嶺西麓的春小麥苗期長(zhǎng)勢(shì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為該區(qū)域的春小麥田間管理及早期估產(chǎn)提供依據(jù)。

1數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于呼倫貝爾市大興安嶺西麓，是林區(qū)到草原的過(guò)渡帶，大面積種植作物為春小麥、油菜、大麥，是內(nèi)蒙古的春小麥主產(chǎn)區(qū)。該區(qū)大部分區(qū)域?qū)贉貛Т箨懶詺夂?，年日照時(shí)數(shù)2 500～3 000 h，無(wú)霜期75～90 d，年均降水量200～280 mm。該區(qū)域分布著機(jī)械化程度、勞動(dòng)生產(chǎn)率、商品率高的國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)及私人農(nóng)場(chǎng)，耕地連片集中，適合用遙感監(jiān)測(cè)。研究區(qū)分布如圖1所示。

1.2數(shù)據(jù)獲取與研究方法

考慮到春小麥與大麥的苗期從遙感影像上不好識(shí)別，在研究區(qū)行駛1 100 km，在拉布達(dá)林農(nóng)場(chǎng)花木蘭隊(duì)、莫拐農(nóng)場(chǎng)4分隊(duì)、謝爾塔拉農(nóng)場(chǎng)4分隊(duì)及華和農(nóng)牧有限責(zé)任公司三分場(chǎng)和一分場(chǎng)等地，選擇大面積種植春小麥的農(nóng)田，用差分GPS定位，與同一時(shí)期的LANDSAT8衛(wèi)星數(shù)據(jù)疊加，確認(rèn)春小麥邊界，用時(shí)間序列MODIS NDVI數(shù)據(jù)分析春小麥的苗期長(zhǎng)勢(shì)。

使用遙感數(shù)據(jù)包括2015年6月3日path/Row（123/25、123/26）的兩景LANDSAT8衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)（http：//glovis.usgs.gov/）和5期（第137、145、154、161、169天4景（h25v04、h25v03、h26v04、h26v03）MODIS地表反射率數(shù)據(jù)（MOD09Q1）（http：//edcimswww.cr.usgs.gov/pub/imswelcome）數(shù)據(jù)，共20景。

對(duì)LANDSAT8數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、融合、投影轉(zhuǎn)換，543假彩色合成的操作。MODIS（MOD09Q1）是8 d最大值合成的地表反射率數(shù)據(jù)，星下點(diǎn)空間分辨率為250 m。對(duì)其進(jìn)行NDVI計(jì)算，投影轉(zhuǎn)換，同一時(shí)期的4景數(shù)據(jù)進(jìn)行最大值合成，消除4景數(shù)據(jù)直接鑲嵌帶來(lái)的黑條，再用研究區(qū)域剪切，統(tǒng)計(jì)不同區(qū)域春小麥的NDVI值，分析不同時(shí)間段的動(dòng)態(tài)變化。

2結(jié)果與分析

呼倫貝爾市區(qū)域MODIS NDVI分布圖見(jiàn)圖2。根據(jù)研究區(qū)情況，春小麥從出苗到6月中旬，分4個(gè)區(qū)域統(tǒng)計(jì)了春小麥種植區(qū)域NDVI值，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，MODIS NDVI值在第137、145、153、161、169天基本呈現(xiàn)如下規(guī)律：南部的呼倫貝爾市華和農(nóng)牧有限責(zé)任公司三分場(chǎng)、一分場(chǎng)的NDVI值最大，中部的謝爾塔拉農(nóng)場(chǎng)4分隊(duì)和東部的莫拐農(nóng)場(chǎng)4分隊(duì)的NDVI值居中，北部的拉布達(dá)林農(nóng)場(chǎng)花木蘭隊(duì)的NDVI值最小。這與各大農(nóng)場(chǎng)春小麥長(zhǎng)勢(shì)情況調(diào)查結(jié)果基本一致。研究區(qū)域南部位于林間草甸，溫度較高、土壤墑情好，導(dǎo)致南部的春小麥長(zhǎng)勢(shì)最好。中部謝爾塔拉農(nóng)場(chǎng)由于部分農(nóng)田有灌溉條件長(zhǎng)勢(shì)比較好；東部的莫拐農(nóng)場(chǎng)雖然前期干旱，播期比往年提前，但由于播種后降雨及時(shí)，春小麥長(zhǎng)勢(shì)良好。北部的拉布達(dá)林農(nóng)場(chǎng)緯度偏高，溫度偏低降雨不夠充沛，春小麥長(zhǎng)勢(shì)比其他區(qū)域差。

區(qū)域具體位置農(nóng)田春小麥長(zhǎng)勢(shì)情況NDVI第137天第145天第153天第161天第169天

研究區(qū)南部呼倫貝爾市華和農(nóng)牧業(yè)有限責(zé)任公司三分場(chǎng)、一分場(chǎng)1類苗95%，2類5%，長(zhǎng)勢(shì)好0.260 4130.360 8840.466 5660.669 9720.759 296

研究區(qū)中部謝爾塔拉農(nóng)場(chǎng)4分隊(duì)出苗好，部分農(nóng)田有噴灌0.236 5260.346 6120.388 0210.619 7340.712 385

研究區(qū)東部莫拐農(nóng)場(chǎng)4分隊(duì)1類苗90%，2類苗10%， 0.234 0150.343 7900.456 9510.626 5020.701 221

研究區(qū)北部拉布達(dá)林農(nóng)場(chǎng)花木蘭隊(duì)有點(diǎn)旱，1類苗70%，2類苗30%0.220 0920.293 6820.287 5200.474 8850.610 377

平均-小麥整體長(zhǎng)勢(shì)良好0.233 5200.324 5650.371 2770.567 0140.673 881

3結(jié)語(yǔ)

大興安嶺西麓春小麥種植時(shí)間最早的區(qū)域分布在研究區(qū)南部，從4月26日開(kāi)始播種，其他區(qū)域從4月28～30日開(kāi)始播種，最晚播種時(shí)間為5月25日?，F(xiàn)有研究多集中在冬小麥長(zhǎng)勢(shì)的監(jiān)測(cè)研究，而對(duì)春小麥長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)的研究甚少。該研究基于8 d最大值合成MODIS地表反射率數(shù)據(jù)（MOD09Q1），計(jì)算NDVI值，對(duì)春小麥進(jìn)行苗期長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)，得到了很好的效果。可見(jiàn)，用時(shí)間序列的NDVI值遙感監(jiān)測(cè)大興安嶺西麓春小麥的苗期長(zhǎng)勢(shì)是可行的。

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