稻纵卷叶螟为害下水稻分蘖期的光谱特征及生物量分析
:【目的】剖析水稻分蘖期受稻纵卷叶螟为害后各受害程度对稻叶光谱特征的影响，从光谱反射率入手，在受害作物光谱曲线的光谱吸收特征中找到能表现稻纵卷叶螟为害程度、稻纵卷叶螟为害后SPAD和LAI的敏感波段，得到相应的诊断模型，为稻纵卷叶螟的高光谱监测提供理论基础与措施。同时探讨稻纵卷叶螟不同为害等级与水稻生物量之间的规律。【方法】将不同数量的稻纵卷叶螟幼虫释放到参与试验的水稻田中，构成稻纵卷叶螟为害的不同等级，用ASD光谱仪、SPAD仪、植物冠层分析仪AccuPAR分别测定试验小区内不同为害程度下水稻叶片的光谱反射率、SPAD和LAI，分别得到其敏感波段。在水稻收获后，随机采集各试验小区的水稻并进行生物量测定，探讨为害程度与生物量之间的关系。【结果】在水稻分蘖期，反射率与叶片受害等级间相关系数最大的波段为726nm，反射率与SPAD间相关系数最大的波段为962nm，反射率与LAI间相关系数最大的波段为710nm，分别将该波段处的反射率及其组合进行叶片受害程度、SPAD、LAI的线性反演，得到了其各自的诊断模型分别为y =145.184x -34.171（R2 = 0.809）、y =-34.553x +56.554（R2 = 0.458）、y =-11.368x +3.377（R2 = 0.815）。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法3
试验区田块、水稻、虫源的准备3
1.1.1 试验田及水稻选择3
1.1.2供试虫源4
1.1.3 罩笼设置4
1.1.4 试验设计4
1.1.5 接虫时间及测定方法4
1.2 光谱和生物量的测定 4
1.2.1 光谱的测定 4
1.2.2 叶绿素含量（SPAD）的测定5
1.2.3 叶面积指数的测定5
1.2.4 生物量的测定5
1.3 数据分析方法5
1.3.1 光谱数据分析方法5
1.3.2 生物量数据分析方法5
2 结果与分析6
2.1 不同受害程度下小区水稻冠 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
层的光谱反射率6
2.2 相关性分析6
2.2.1 受害严重程度和反射率相关性分析6
2.2.2叶绿素含量（SPAD）和反射率相关性 7
2.2.3叶面积指数（LAI）和反射率相关性分析7
2.3 生物量分析8
3 讨论9
致谢10
参考文献 11
稻纵卷叶螟为害下水稻分蘖期的光谱特征及生物量分析
引言
引言
农作物病虫害在农业生产上是极其重要灾害，是限制农业产量高、品质优、效益高农业持续发展的主要因素之一。在联合国粮农组织的统计中，世界粮食生产中的年损失14%是由虫害导致的，而因病害导致的年损失有10%。中国是世界上的少有的农业大国，每年因为病虫害而对农业是呢国产造成的损失与联合国粮农组织的统计大致相等[1]。稻纵卷叶螟( Cnaphalocrocis medinalis Guenee)属于迁飞性害虫，它主要为害水稻，分布在东南亚和东北亚等地区。危害水稻的害虫有很多，稻纵卷叶螟就是其中严重影响水稻生产的一种害虫。近年来，因为我国水稻栽培制度和抗药性等各方面影响的原因，稻纵卷叶螟在全国内发生量都比较重，有些地区基本上每年都会大规模爆发，这对我国水稻的生产造成了巨大的影响防止稻纵卷叶螟迫在眉睫。稻纵卷叶螟是昆虫纲,鳞翅目，螟蛾科的害虫，它是亚洲亚热带和热带主要的水稻害虫。稻纵卷叶螟取食水稻叶片的叶肉组织，叶片会卷叶和白叶，因而导致减产。每年田间第一代成虫常于四月中、下旬陆续出现，但全代数量较少。第二代是主发代，成虫一般出现于五月底或六月上旬，主要为害早稻。第三代成虫于六月底或七月初出现，主要为害烟后稻和单季稻。第四代主发代成虫于八月初出现，主要为害双季晚稻和杂交水稻。第五代成虫于八月下旬出现，主要为害中迟插晚稻田。成虫白天喜栖息于荫蔽而湿度大的环境，通常在茂密的稻田潜藏，也可在草丛及其它旱地田栖息，一遇惊动即飞起。成虫晚上活动，有趋光、趋绿、趋嫩、趋密和群集等习性。成虫羽化后的当晚很少产卵，第二、三、四代成虫一般要羽化后3d左右才开始产卵，常以开始产卵的当晚和次晚产卵最多。每只雌蛾产卵20300多粒不等，平均100粒左右。卵分散产在生长浓绿嫩叶的正反面，以叶背较多，也有25粒产在一起，以花蜜或蚜虫蜜露作为补充营养[2]。稻纵卷叶螟的一龄幼虫在心叶或者卷叶的地方取食叶肉组织，被它取食过的地方会出现白色针头状的小点；二龄幼虫在叶尖或者叶片上中部结虫苞，这个时间叫做“卷叶期”。二龄幼虫取食叶肉后，受害部位会变为失水白条透明状；幼虫在三龄开始转苞，这个一般发生在晚上或早上四五点。12龄稻纵卷叶螟幼虫的食量较少，占幼虫总食量的4.6％左右；第四龄以后会多次转换植株；当稻纵卷叶螟发育到五龄时会进入暴食，此龄幼虫的食量非常大，会占到幼虫总食量的79.5％—89.6％[3]。
稻纵卷叶螟遍布我国大江南北，在很多省份为害都很严重，如果在农业生产中能够提前准确的预计到虫害发生，人们就能应用积极有效的方法来避免虫害发生，从而就能够尽可能的降低农业生产中的损失。所以稻纵卷叶螟的发生预报预测是非常有必要且非常有意义。
检测稻纵卷叶螟的发生有很多方法，用于测报的田间稻纵卷叶螟成虫调查方式主要有以下4种[4]。传统监测方法包括剥查法和田间赶蛾法等方式[5]。幼虫剥查法的具体操作方法是当幼虫孵化高峰期过后三到五天内下田人工计算幼虫孵化的数目，而赶蛾法则是在稻纵卷叶螟成虫发生前一周时开始，每天都用竹竿赶蛾，拨动水稻然后目测蛾子数量。虽然在实际应用过程中幼虫剥查法和赶蛾法都比较能精确的预计稻纵卷叶螟爆发，但是也存在着很大的弊端，比如这些方法特别辛苦，而且劳动量特别大，要耗费大量的人力物力，与我国现在的病虫害预测预报队伍不相适应。因此现在迫切的需要更加省时省力的预测方法来解决这一现状。因此许多学者对性信息素诱集法、智能灯诱法等检测手段进行了探索比较。许丽君[6]和姚士桐等人都分别用实验数据证明了性诱法比田间赶蛾法具有明显优势，在2011年稻纵卷叶螟发生较轻的年份，曾伟[7]等人运用性诱法、田间赶蛾法和灯测法3种不同方法对稻纵卷叶螟成虫监测效果的对比试验，结果都表明性诱法总体效果优于灯测法，诱蛾高峰日较明显，与田间赶蛾法相同或相差1—3天，能较好地反映田间成虫发生动态，但存在有个别蛾峰诱量偏少或不明显的现象。性诱法可以是一种理论检测方法，灯诱法和赶蛾发配合使用能在一定程度上提高检测准确率，尽管如此，但是这些方法都需要大量时间和人力物力，准确性也不能保证，得到的稻纵卷叶螟预测预报信息也存在一定的滞后性，所以无法适应农业现代化、信息化的发展趋势。
在这样的情况下，一种更便捷有效的预测方法就显得极其需要，所以现在把高光谱技术就应用到了水稻病虫害的监测这方面。现观国内外研究现状，高光谱遥感的优势在于高分辨率、信息丰富等，从而让高光谱在农作物病虫害监测中有广阔的应用发展前景。利用高光谱遥感获取受害作物的光谱信息，研究分析初始的光谱数据、植被指数、导数光谱及红边参数等的变化规律，找出农作物受害后监测诊断的敏感波段，然后建立病虫害诊断模型，这些研究都是将高光谱监测应用到实际中的热门。1987年，Nuessly等从2000m高空拍取的相片中提取出了受麦蚜为害不同程度的区域及危害的面积，得出照片可以监测蚜虫的为害，提出了光谱可见光区域可监测虫害的观点。卫星和机载遥感用于监测棉蚜和棉叶螨，表明近红外波段可精确预测以上两种害虫为害[8]。Sudbrink等[9]用冠层光谱监测了粉纹夜蛾和甜菜夜蛾对棉花的为害。熊勤学等[10]把稻飞虱危害水稻后水稻的光谱特性进行了分析，结果显示正常年份、受害年份的植被指数之间存在着显著性的差异，进而得到结论稻飞虱的危害程度可以通过植被指数来表达。Yang等[11]的实验研究结果表明褐飞虱危害水稻后，水稻的NDVI、R75和R890数据都与褐飞虱虫害等级之间有一定的关系；而稻纵卷叶螟为害水稻后光谱特征表明R757和Rnir—Rred也能够反映稻纵卷叶螟虫害等级。石晶晶等[12]研究发现，基于支持向量机 (SVM)法，可以将收稻纵卷叶螟危害初期叶片与健康叶片分别开来。吴曙雯[13]等测定了四个不同稻叶瘟程度的水稻冠层光谱，研究了各种程度下不同光波段的反射光谱变化特征。黄建荣[14]等人通过研究建立了水稻冠层光谱反射率与稻纵卷叶螟虫害程度的诊断模型，结果表明光谱反射率的诊断模型模型对稻纵卷叶螟进行监测，对分蘖期、孕穗期和扬花期水稻叶片的受害程度准确率分别达到了90%、76%和69%。孙启花[1516]等人在大田里测定了不同受害等级即不同卷叶率等级小区内水稻的光谱反射率，在实验室中测定每个小区健康叶片的发射率，而后建立了危害诊断模型，结果表明，受害叶片在738—100nm波段的反射率，健康叶片在512—606nm和699—1000nm波段的反射率，还有红边振幅和红边面积都能够较为准确的反应卷叶率等级，从而得到结论可以用这些光谱特征来诊断水稻受害严重程度。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法3
试验区田块、水稻、虫源的准备3
1.1.1 试验田及水稻选择3
1.1.2供试虫源4
1.1.3 罩笼设置4
1.1.4 试验设计4
1.1.5 接虫时间及测定方法4
1.2 光谱和生物量的测定 4
1.2.1 光谱的测定 4
1.2.2 叶绿素含量（SPAD）的测定5
1.2.3 叶面积指数的测定5
1.2.4 生物量的测定5
1.3 数据分析方法5
1.3.1 光谱数据分析方法5
1.3.2 生物量数据分析方法5
2 结果与分析6
2.1 不同受害程度下小区水稻冠 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
层的光谱反射率6
2.2 相关性分析6
2.2.1 受害严重程度和反射率相关性分析6
2.2.2叶绿素含量（SPAD）和反射率相关性 7
2.2.3叶面积指数（LAI）和反射率相关性分析7
2.3 生物量分析8
3 讨论9
致谢10
参考文献 11
稻纵卷叶螟为害下水稻分蘖期的光谱特征及生物量分析
引言
引言
农作物病虫害在农业生产上是极其重要灾害，是限制农业产量高、品质优、效益高农业持续发展的主要因素之一。在联合国粮农组织的统计中，世界粮食生产中的年损失14%是由虫害导致的，而因病害导致的年损失有10%。中国是世界上的少有的农业大国，每年因为病虫害而对农业是呢国产造成的损失与联合国粮农组织的统计大致相等[1]。稻纵卷叶螟( Cnaphalocrocis medinalis Guenee)属于迁飞性害虫，它主要为害水稻，分布在东南亚和东北亚等地区。危害水稻的害虫有很多，稻纵卷叶螟就是其中严重影响水稻生产的一种害虫。近年来，因为我国水稻栽培制度和抗药性等各方面影响的原因，稻纵卷叶螟在全国内发生量都比较重，有些地区基本上每年都会大规模爆发，这对我国水稻的生产造成了巨大的影响防止稻纵卷叶螟迫在眉睫。稻纵卷叶螟是昆虫纲,鳞翅目，螟蛾科的害虫，它是亚洲亚热带和热带主要的水稻害虫。稻纵卷叶螟取食水稻叶片的叶肉组织，叶片会卷叶和白叶，因而导致减产。每年田间第一代成虫常于四月中、下旬陆续出现，但全代数量较少。第二代是主发代，成虫一般出现于五月底或六月上旬，主要为害早稻。第三代成虫于六月底或七月初出现，主要为害烟后稻和单季稻。第四代主发代成虫于八月初出现，主要为害双季晚稻和杂交水稻。第五代成虫于八月下旬出现，主要为害中迟插晚稻田。成虫白天喜栖息于荫蔽而湿度大的环境，通常在茂密的稻田潜藏，也可在草丛及其它旱地田栖息，一遇惊动即飞起。成虫晚上活动，有趋光、趋绿、趋嫩、趋密和群集等习性。成虫羽化后的当晚很少产卵，第二、三、四代成虫一般要羽化后3d左右才开始产卵，常以开始产卵的当晚和次晚产卵最多。每只雌蛾产卵20300多粒不等，平均100粒左右。卵分散产在生长浓绿嫩叶的正反面，以叶背较多，也有25粒产在一起，以花蜜或蚜虫蜜露作为补充营养[2]。稻纵卷叶螟的一龄幼虫在心叶或者卷叶的地方取食叶肉组织，被它取食过的地方会出现白色针头状的小点；二龄幼虫在叶尖或者叶片上中部结虫苞，这个时间叫做“卷叶期”。二龄幼虫取食叶肉后，受害部位会变为失水白条透明状；幼虫在三龄开始转苞，这个一般发生在晚上或早上四五点。12龄稻纵卷叶螟幼虫的食量较少，占幼虫总食量的4.6％左右；第四龄以后会多次转换植株；当稻纵卷叶螟发育到五龄时会进入暴食，此龄幼虫的食量非常大，会占到幼虫总食量的79.5％—89.6％[3]。
稻纵卷叶螟遍布我国大江南北，在很多省份为害都很严重，如果在农业生产中能够提前准确的预计到虫害发生，人们就能应用积极有效的方法来避免虫害发生，从而就能够尽可能的降低农业生产中的损失。所以稻纵卷叶螟的发生预报预测是非常有必要且非常有意义。
检测稻纵卷叶螟的发生有很多方法，用于测报的田间稻纵卷叶螟成虫调查方式主要有以下4种[4]。传统监测方法包括剥查法和田间赶蛾法等方式[5]。幼虫剥查法的具体操作方法是当幼虫孵化高峰期过后三到五天内下田人工计算幼虫孵化的数目，而赶蛾法则是在稻纵卷叶螟成虫发生前一周时开始，每天都用竹竿赶蛾，拨动水稻然后目测蛾子数量。虽然在实际应用过程中幼虫剥查法和赶蛾法都比较能精确的预计稻纵卷叶螟爆发，但是也存在着很大的弊端，比如这些方法特别辛苦，而且劳动量特别大，要耗费大量的人力物力，与我国现在的病虫害预测预报队伍不相适应。因此现在迫切的需要更加省时省力的预测方法来解决这一现状。因此许多学者对性信息素诱集法、智能灯诱法等检测手段进行了探索比较。许丽君[6]和姚士桐等人都分别用实验数据证明了性诱法比田间赶蛾法具有明显优势，在2011年稻纵卷叶螟发生较轻的年份，曾伟[7]等人运用性诱法、田间赶蛾法和灯测法3种不同方法对稻纵卷叶螟成虫监测效果的对比试验，结果都表明性诱法总体效果优于灯测法，诱蛾高峰日较明显，与田间赶蛾法相同或相差1—3天，能较好地反映田间成虫发生动态，但存在有个别蛾峰诱量偏少或不明显的现象。性诱法可以是一种理论检测方法，灯诱法和赶蛾发配合使用能在一定程度上提高检测准确率，尽管如此，但是这些方法都需要大量时间和人力物力，准确性也不能保证，得到的稻纵卷叶螟预测预报信息也存在一定的滞后性，所以无法适应农业现代化、信息化的发展趋势。
在这样的情况下，一种更便捷有效的预测方法就显得极其需要，所以现在把高光谱技术就应用到了水稻病虫害的监测这方面。现观国内外研究现状，高光谱遥感的优势在于高分辨率、信息丰富等，从而让高光谱在农作物病虫害监测中有广阔的应用发展前景。利用高光谱遥感获取受害作物的光谱信息，研究分析初始的光谱数据、植被指数、导数光谱及红边参数等的变化规律，找出农作物受害后监测诊断的敏感波段，然后建立病虫害诊断模型，这些研究都是将高光谱监测应用到实际中的热门。1987年，Nuessly等从2000m高空拍取的相片中提取出了受麦蚜为害不同程度的区域及危害的面积，得出照片可以监测蚜虫的为害，提出了光谱可见光区域可监测虫害的观点。卫星和机载遥感用于监测棉蚜和棉叶螨，表明近红外波段可精确预测以上两种害虫为害[8]。Sudbrink等[9]用冠层光谱监测了粉纹夜蛾和甜菜夜蛾对棉花的为害。熊勤学等[10]把稻飞虱危害水稻后水稻的光谱特性进行了分析，结果显示正常年份、受害年份的植被指数之间存在着显著性的差异，进而得到结论稻飞虱的危害程度可以通过植被指数来表达。Yang等[11]的实验研究结果表明褐飞虱危害水稻后，水稻的NDVI、R75和R890数据都与褐飞虱虫害等级之间有一定的关系；而稻纵卷叶螟为害水稻后光谱特征表明R757和Rnir—Rred也能够反映稻纵卷叶螟虫害等级。石晶晶等[12]研究发现，基于支持向量机 (SVM)法，可以将收稻纵卷叶螟危害初期叶片与健康叶片分别开来。吴曙雯[13]等测定了四个不同稻叶瘟程度的水稻冠层光谱，研究了各种程度下不同光波段的反射光谱变化特征。黄建荣[14]等人通过研究建立了水稻冠层光谱反射率与稻纵卷叶螟虫害程度的诊断模型，结果表明光谱反射率的诊断模型模型对稻纵卷叶螟进行监测，对分蘖期、孕穗期和扬花期水稻叶片的受害程度准确率分别达到了90%、76%和69%。孙启花[1516]等人在大田里测定了不同受害等级即不同卷叶率等级小区内水稻的光谱反射率，在实验室中测定每个小区健康叶片的发射率，而后建立了危害诊断模型，结果表明，受害叶片在738—100nm波段的反射率，健康叶片在512—606nm和699—1000nm波段的反射率，还有红边振幅和红边面积都能够较为准确的反应卷叶率等级，从而得到结论可以用这些光谱特征来诊断水稻受害严重程度。
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