水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系
褐飞虱是我国水稻上的主要害虫。高光谱遥感技术监测病虫害发生情况是一种新型的植保技术。本实验的主要目的是在室内条件下探究能否用光谱反射率的变化来反映水稻上褐飞虱虫量的变化，阐明水稻受褐飞虱危害后叶片的光谱特征，并建立诊断水稻上褐飞虱虫量的简单回归模型，以便为褐飞虱的光谱监测提供指导。本实验在室内恒定条件下用ASD光谱仪分别测定了不同接虫量下水稻的光谱反射率，结果表明随着褐飞虱虫量的增加，水稻光谱反射率在绿光区(520-560nm)和近红外光区（770-1000nm）显著降低，并且以在近红外光区降低幅度最大。接虫后18天的水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的相关性最强，可以表征褐飞虱虫量大小的水稻光谱反率的敏感波段为530-560nm和700-1000nm。建立的基于光谱反射率指数的回归模型对接虫后第18天褐飞虱虫量的反演效果较好。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1供试褐飞虱及水稻2
1.2 水稻接虫处理2
1.3 水稻叶片光谱反射率的采集时间及采集方法2
1.4数据分析方法3
2 结果与分析3
2.1褐飞虱的种群动态3
2.2 危害不同天数后褐飞虱虫量与水稻光谱反射率间的关系3
2.2.1接虫后第7天各水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系3
2.2.2 接虫后第10天各水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系3
2.2.3 接虫后第14天各水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系4
2.2.4 接虫后第18天各水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系4
2.2.5 接虫后第22天各水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系5
2.2.6 接虫后第26天各水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系5
2.3 水稻光谱指数与褐飞虱虫量间的关系 6
3讨论 6
致谢7
参考文献7
水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系
引言
水稻是世界上重要的粮食作物之一，在我国水稻更是最为重要的粮食作物。褐飞虱（Ni *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
laparvata lugens）属半翅目、飞虱科，是一种重要的迁飞性害虫，主要发生于东亚，东南亚以及南亚的主要稻区[1]，是我国和许多亚洲国家当前水稻上的首要害虫，对水稻产量产生了严重威胁。褐飞虱危害水稻的方式主要有以下几个方面：一是以刺吸式口器吸食稻株茎叶组织汁液，为害轻时，稻株下部叶片发黄，影响千粒重；为害重时，受害稻株组织坏死，生长受阻；遭受严重危害时，水稻瘫痪倒伏，成片枯死，俗称“虱烧”、“冒穿”，导致严重减产或颗粒无收。第二是产卵为害。褐飞風产卵也会剌伤植株，形成大量伤口，促使水分由刺吸点向外失散，同时破坏输导组织，加速稻株死亡。第三是传播或诱发水稻病害，褐飞虱既是黑条矮缩病、条纹叶枯病等水稻病毒病的传播媒介，也有利于水稻纹枯病、小球菌核病的侵染为害[2]。
在我国，褐飞虱发生的代数因地而异，在江淮稻区，褐飞虱每年发生2~3代[3]。我国近年来发生过许多次大规模的褐飞虱虫灾，对水稻产量造成了严重影响。随着我国耕地越来越少，对粮食高产提出了很高的要求。除了通过育种技术提高单位面积产量以外，运用植保手段，避免病虫害等因素造成粮食减产也是另一重要方面。因此，如何控制病虫害发生，对粮食增产显得尤为重要。对于我国第一大粮食作物水稻来说，如何预防、控制褐飞虱的发生危害对整个国家、社会稳定都具有重要意义。
传统的调查褐飞虱的方法包括盆拍法、扫网法、逐穴目测法和灯诱法等方法[4]。这些传统调查方法虽然也能让决策者掌握大概的虫情，但其弊端也很多。比如传统的调查方法主要依靠人眼观察，而褐飞虱危害水稻主要集中在水稻基部，以刺吸叶、茎汁液的方式危害水稻，这种方式在前期对受害水稻的外观影响较小，造成的物理损伤也很少，用肉眼不易区别。并且如果调查范围很大，就需要大量人力来进行调查，这样不仅费时，还可能受调查者自身经验、主观感受的影响。这些因素都会影响到虫量调查的准确性。
高光谱遥感技术监测农作物病虫害，则是通过作物虫害引起的作物的生理变化，如水分等变化进而引起的光谱变化来表征受害程度[5]。近年来，随着科技发展，越来越多的高新技术被运用于农业中，给农业生产带来了许多方便之处。高光谱遥感就是其中之一。高光谱遥感以其高效准确便捷的特点，在农作物病虫害监测方面有着广阔的应用前景。但是由于目前以作物光谱监测病虫害为害的数据较少[6]，仍不能直接在农业生产中应用，所以本实验的目的主要就是阐明水稻叶片光谱反射率中与褐飞虱虫量间的相关性，提取敏感波段，建立水稻光谱指数与褐飞虱虫量之间的线性回归关系，以期能尽快将这种监测方法运用于实际的大田生产中。
1 材料与方法
1．1供试褐飞虱和水稻
试褐飞虱来自大学室内养虫室，在温度27℃，光照条件：L14:D10，相对湿度为70%85%的条件下饲养多代的褐飞虱种群。供试水稻品种为武运粳7号，育苗地点位于大学温室。于2015年3月6日浸种催芽，3月9日播种于周转箱内（周转箱规格：长50cm，宽30cm，高20cm）。为了防止鸟兽危害幼苗，用纱网将周转箱覆盖。
水稻幼苗在周转箱内生长35天后便进入五叶一心期，将此时的水稻幼苗移栽到透明的塑料杯中，塑料杯大小为：直径10cm，高12cm，容积545ml。杯中所用土为黄土与营养基质1:1混合的混合物（黄土取自大学理科楼后土丘，营养基质为市售兴农有机栽培基质）。每个塑料杯中移栽三株幼苗，然后移至室外培养（用防虫网罩住）。定期浇水除草，并对死亡稻苗及时补种，补种幼苗仍取自周转箱内幼苗，备用。
1．2水稻接虫处理
当供试水稻处于分蘖期时（2015年6月8日），选取长势一致的健康水稻80杯，移入室内（光周期L:D=12h：12h，温度25℃）。用玻璃纸（高10cm，直径9cm，厚度为0.3mm）罩入水稻基部，并用圆柱体海绵（厚度为2cm，直径9.5cm）封闭玻璃纸上端，把海绵中央切一个小口使水稻叶片伸出海绵。每杯水稻分别按1、2、3、4、5、6和7对雌、雄成虫的密度接入羽化后2天内的成虫。每个接虫密度处理设10个重复，共计70杯水稻。同时，设置10杯不接虫的重复作为对照。为了防止褐飞虱逃逸或其他昆虫侵入，整个装置必须尽可能密封。
1．3水稻叶片光谱反射率的采集时间及采集方法
测定在室内暗室中进行，光源为ushio JC14.5V50WC专用光学光源。所用光谱仪为美国ASD FieldSpec HandHeld 2 便携式光谱仪进行采集。光谱仪的波长范围3251075nm，光谱分辨率为3nm，采样间隔（波段宽）为1.41nm，视场角25°。
测定时背景采用黑色棉布，以排除背景干扰。光源用支架固定，使光源可以稳定的输出，照射在黑布中央，所射光路与黑布呈45°角。光谱仪通过支架垂直固定于光源所照射面的正上方，使得探头距离最近被测叶片0.10m。杯中三株水稻为一丛，于黑色背景下铺平，分别在水稻从基部，中部及叶片各测定2次，每次重复扫描3次。每个重复水稻共测定6次，扫描18次。测定前及测定中每隔20分钟用标准白板校准反射率。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1供试褐飞虱及水稻2
1.2 水稻接虫处理2
1.3 水稻叶片光谱反射率的采集时间及采集方法2
1.4数据分析方法3
2 结果与分析3
2.1褐飞虱的种群动态3
2.2 危害不同天数后褐飞虱虫量与水稻光谱反射率间的关系3
2.2.1接虫后第7天各水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系3
2.2.2 接虫后第10天各水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系3
2.2.3 接虫后第14天各水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系4
2.2.4 接虫后第18天各水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系4
2.2.5 接虫后第22天各水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系5
2.2.6 接虫后第26天各水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系5
2.3 水稻光谱指数与褐飞虱虫量间的关系 6
3讨论 6
致谢7
参考文献7
水稻光谱反射率与褐飞虱虫量的关系
引言
水稻是世界上重要的粮食作物之一，在我国水稻更是最为重要的粮食作物。褐飞虱（Ni *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
laparvata lugens）属半翅目、飞虱科，是一种重要的迁飞性害虫，主要发生于东亚，东南亚以及南亚的主要稻区[1]，是我国和许多亚洲国家当前水稻上的首要害虫，对水稻产量产生了严重威胁。褐飞虱危害水稻的方式主要有以下几个方面：一是以刺吸式口器吸食稻株茎叶组织汁液，为害轻时，稻株下部叶片发黄，影响千粒重；为害重时，受害稻株组织坏死，生长受阻；遭受严重危害时，水稻瘫痪倒伏，成片枯死，俗称“虱烧”、“冒穿”，导致严重减产或颗粒无收。第二是产卵为害。褐飞風产卵也会剌伤植株，形成大量伤口，促使水分由刺吸点向外失散，同时破坏输导组织，加速稻株死亡。第三是传播或诱发水稻病害，褐飞虱既是黑条矮缩病、条纹叶枯病等水稻病毒病的传播媒介，也有利于水稻纹枯病、小球菌核病的侵染为害[2]。
在我国，褐飞虱发生的代数因地而异，在江淮稻区，褐飞虱每年发生2~3代[3]。我国近年来发生过许多次大规模的褐飞虱虫灾，对水稻产量造成了严重影响。随着我国耕地越来越少，对粮食高产提出了很高的要求。除了通过育种技术提高单位面积产量以外，运用植保手段，避免病虫害等因素造成粮食减产也是另一重要方面。因此，如何控制病虫害发生，对粮食增产显得尤为重要。对于我国第一大粮食作物水稻来说，如何预防、控制褐飞虱的发生危害对整个国家、社会稳定都具有重要意义。
传统的调查褐飞虱的方法包括盆拍法、扫网法、逐穴目测法和灯诱法等方法[4]。这些传统调查方法虽然也能让决策者掌握大概的虫情，但其弊端也很多。比如传统的调查方法主要依靠人眼观察，而褐飞虱危害水稻主要集中在水稻基部，以刺吸叶、茎汁液的方式危害水稻，这种方式在前期对受害水稻的外观影响较小，造成的物理损伤也很少，用肉眼不易区别。并且如果调查范围很大，就需要大量人力来进行调查，这样不仅费时，还可能受调查者自身经验、主观感受的影响。这些因素都会影响到虫量调查的准确性。
高光谱遥感技术监测农作物病虫害，则是通过作物虫害引起的作物的生理变化，如水分等变化进而引起的光谱变化来表征受害程度[5]。近年来，随着科技发展，越来越多的高新技术被运用于农业中，给农业生产带来了许多方便之处。高光谱遥感就是其中之一。高光谱遥感以其高效准确便捷的特点，在农作物病虫害监测方面有着广阔的应用前景。但是由于目前以作物光谱监测病虫害为害的数据较少[6]，仍不能直接在农业生产中应用，所以本实验的目的主要就是阐明水稻叶片光谱反射率中与褐飞虱虫量间的相关性，提取敏感波段，建立水稻光谱指数与褐飞虱虫量之间的线性回归关系，以期能尽快将这种监测方法运用于实际的大田生产中。
1 材料与方法
1．1供试褐飞虱和水稻
试褐飞虱来自大学室内养虫室，在温度27℃，光照条件：L14:D10，相对湿度为70%85%的条件下饲养多代的褐飞虱种群。供试水稻品种为武运粳7号，育苗地点位于大学温室。于2015年3月6日浸种催芽，3月9日播种于周转箱内（周转箱规格：长50cm，宽30cm，高20cm）。为了防止鸟兽危害幼苗，用纱网将周转箱覆盖。
水稻幼苗在周转箱内生长35天后便进入五叶一心期，将此时的水稻幼苗移栽到透明的塑料杯中，塑料杯大小为：直径10cm，高12cm，容积545ml。杯中所用土为黄土与营养基质1:1混合的混合物（黄土取自大学理科楼后土丘，营养基质为市售兴农有机栽培基质）。每个塑料杯中移栽三株幼苗，然后移至室外培养（用防虫网罩住）。定期浇水除草，并对死亡稻苗及时补种，补种幼苗仍取自周转箱内幼苗，备用。
1．2水稻接虫处理
当供试水稻处于分蘖期时（2015年6月8日），选取长势一致的健康水稻80杯，移入室内（光周期L:D=12h：12h，温度25℃）。用玻璃纸（高10cm，直径9cm，厚度为0.3mm）罩入水稻基部，并用圆柱体海绵（厚度为2cm，直径9.5cm）封闭玻璃纸上端，把海绵中央切一个小口使水稻叶片伸出海绵。每杯水稻分别按1、2、3、4、5、6和7对雌、雄成虫的密度接入羽化后2天内的成虫。每个接虫密度处理设10个重复，共计70杯水稻。同时，设置10杯不接虫的重复作为对照。为了防止褐飞虱逃逸或其他昆虫侵入，整个装置必须尽可能密封。
1．3水稻叶片光谱反射率的采集时间及采集方法
测定在室内暗室中进行，光源为ushio JC14.5V50WC专用光学光源。所用光谱仪为美国ASD FieldSpec HandHeld 2 便携式光谱仪进行采集。光谱仪的波长范围3251075nm，光谱分辨率为3nm，采样间隔（波段宽）为1.41nm，视场角25°。
测定时背景采用黑色棉布，以排除背景干扰。光源用支架固定，使光源可以稳定的输出，照射在黑布中央，所射光路与黑布呈45°角。光谱仪通过支架垂直固定于光源所照射面的正上方，使得探头距离最近被测叶片0.10m。杯中三株水稻为一丛，于黑色背景下铺平，分别在水稻从基部，中部及叶片各测定2次，每次重复扫描3次。每个重复水稻共测定6次，扫描18次。测定前及测定中每隔20分钟用标准白板校准反射率。
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