农作物生长动态监测技术综述.pdf

  农作物生长动态监测技术综述 1,2,3 1,2 3 4 张红卫 ，陈怀亮 ，周官辉 ，葛红梅 (1. 中国气象局农业气象保障与应用技术重点开放实验室，郑州 450003 ； 2 ． 河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室，郑州 450003 ；3. 河南省新乡市气象局，新乡 453000 ； 4. 河南省辉县市气象局，辉县 453600) 摘要：本文对农作物生长的监测方法进行了较为详尽的叙述。在作物生长模型的叙述中，重点对几个作物生长模 型—荷兰 Wageningen 模型体系、美国 GOSSYM 模型和 CERES 模型、澳大利亚 APSIM 模型以及中国的水稻模型 在机理性、应用性方面的优点与缺陷进行了介绍。在作物生长的遥感动态监测中，重点介绍了基于叶面积指数 LAI 与生物量的国内外不同学者提出的研究方法与应用，在对遥感方法与作物生长模型融合方法对作物生长监测的介 绍中，利用遥感反演的作物生长状态参数作为作物生长模型的参数输入，进而达到提高作物生长模型对作物生长 的动态模拟准确度的“强迫法”及通过减小遥感观测值与相应作物生长模型参数模拟值之间的差距进而对初始值或 参数值进行估算的“ 同化法”进行了较为详尽的阐述。最后根据作物生长不同监测方法存在的长处与缺陷，提出了未 来作物生长的动态监测方法发展方向将以田间农业气象观测资料和FY-3A 、MODIS 等中分辨率极轨卫星数据(250m 分辨率)结合遥感、GIS 与作物生长模型技术方法，开展农作物生长精细化动态监测与定量评价技术发展为趋势。 关键词：农作物；生长；动态监测 1 引 言 小麦、水稻和玉米是我国主要粮食作物，其高产稳产是保障国家粮食安全的关键。随着我国粮食消费 需求刚性增长、耕地减少、水资源短缺、气候变化等对粮食生产的约束日益突出，我国粮食安全面临着严 峻挑战。我国气象部门在利用遥感技术监测小麦长势、利用统计方法预报作物产量和农业气象条件分析评 价方面取得长足进展，为保障粮食丰收做出了重要贡献。但是目前我国对农作物生长动态监测方法虽多， 但连续性、动态性的监测效果不好，对正确评估作物长势及年景展望贡献有限。首先，地面作物观测的生 长状况评定不能代表本地区作物的综合长势，同时人为主观因素对生长状况的评定影响较大，缺乏宏观的 比较判别。遥感监测多以 1km 分辨率的极轨气象卫星资料为主，精细化程度不高，特别是对下垫面状况复 杂区的水稻、玉米遥感监测尚不能业务实用，而资源卫星资料价格昂贵、时效性差，难以大范围业务化应 用；产量预测大多以简单的统计方法为主，机理性不强，作物生长模拟模型多以单点应用为主，区域化应 用局限性较多；气象条件评价的定量程度和动态跟踪能力不够，多以定性评述为主，为粮食“高产、优质、 高效、安全、生态”提供气象保障的能力远不能满足需要。 为了更好地研究作物动态生长过程中不同监测方法的实用性，本文将在以前研究的基础上，对作物生 长不同监测方法进行较为详尽地介绍，同时结合目前国内外在作物生长监测方面的研究发展，提出未来作 物生长过程中的动态监测思路。 2 作物生长的国内外监测方法研究现状 国内外针对农作物生长发育的监测主要有地面观测、遥感监测和模型模拟等技术和方法。地面人工或 仪器观测是最直接和最基本的方法。经过近几十年的发展，尤其经过近二十多年来田间精密观测、试验和 分析测量仪器的研发和应用，农作物生长发育地面观测取得了长足发展。但是，农作物生长发育的地面现 代化观测不但需要投入大量人力物力，而且只能获取单点或局地的结果，难以实现区域或大范围监测。 2.1 地面观测方法                                                                基金项目：2009 年国家公益性行业(气象)科研专项经费(GYHY200906022)资助。 作者简介：张红卫(1966 －) ，男，高级工程师，研究方向为农业气象与遥感. Email: xxqxjzhw1966@163.com