：为了阐明水稻受稻飞虱危害后累积虫量、单穗重及千粒重与稻叶光谱反射率间的关系，组建诊断水稻产量的光谱模型，以便为稻飞虱为害后水稻的早期测产提供指导。本文在室内和室外条件下采用ASD光谱仪分别测定水稻受不同虫量褐飞虱为害后的光谱反射率，以及受害后的单穗重及千粒重，并采用直线回归法，建立基于光谱参数的产量诊断模型。结果表明，随着虫量的增加，反射率在绿光区(530-570nm)和近红外光区（770-925nm）降低，且在近红外光区降低幅度较大，而在红光区（610-500nm）的反射率随虫量增大而升高，对虫量敏感的波段为534-574nm和697-925nm。绿光区(530-570nm)和近红外光区（770-925nm）的反射率与千粒重和单穗重显著负相关，而在红光区（610-500nm）的反射率呈正相关，对单穗重敏感的波段有400-499nm、662-694nm和709-925nm ，对千粒重敏感的波段有662-685nm、527-568nm和702-925nm。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法3
1.1 实验材料与水稻管理3
1.2 实验处理和接虫方法3
1.3 田间冠层光谱数据的采集3
1.4 数据分析方法3
2 结果与分析4
2.1 褐飞虱的种群动态和引起的产量损失4
2.2 褐飞虱危害后水稻的冠层光谱特征5
2.3 水稻产量与冠层光谱反射率间的关系6
3 讨论 8
致谢10
参考文献11
水稻光谱反射率与稻飞虱引起的水稻产量损失率间的关系
引言
水稻是最重要的粮食作物之一，在保障国家粮食安全方面起到非常重要的作用，是世界上三分之一人类的主食。我国水稻产区主要是东北地区、长江流域、珠江流域。我国水稻年播种面积约占世界水稻播种面积的 20%，稻谷年均总产约占世界稻谷总产的35.26%，居世界第一位[1]。在水稻生长的整个时期，常遭受各种病、虫、草等有害生物的为害，且每年所引起的损失都相当惊人。据统计，在
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防治不当的条件下，稻田虫害可引起 15%25%的损失[2]，稻飞虱是我国和许多亚洲国家当前水稻生产上的主要迁飞性害虫。在我国, 危害水稻的飞虱主要有褐飞虱、白背飞虱和灰飞虱3 种[7]。而且带毒稻飞虱除吸取水稻汁液直接危害外, 常传播病毒, 引起条纹叶枯病的流行。稻飞虱带毒率高, 则要加强水稻条纹叶枯病的防治[13]。被害稻田常先在田中间出现“黄塘”、“冒穿”、“倒伏”等典型症状[15]逐渐扩大成片, 严重时造成全田荒枯。其中褐飞虱是主要的水稻害虫之一。
农作物病虫害是农业生产上的重要生物灾害，是制约高产、优质、高效益农业持续发展的主导因素之一。据联合国粮农组织估计，世界粮食生产因病虫害常年损失24%；棉花因病虫害常年损失28%。中国是农业大国，每年因病虫害造成的损失与上述统计大致相当。为了有效地防治病虫害，首先必须及时、准确掌握病虫的发生发展情况。在人类历史的很长时间内，受当时生产条件和科技水平的限制，人们只能在实地用目测手查的方法观察有无病虫害发生及其危害程度，或用捕捉虫蛾等办法判断病虫害爆发的可能性。这些传统的监测方法费时费力不说，其获取信息的滞后性还严重影响病虫预报准确率。为了提高病虫害监测的精度和水平，采用高科技手段，特别是遥感监测已成为病虫害监测的重要研究方向。遥感的基本依据是获取来自地物的反射或发射的电磁波能量[9]。健康绿色植物的光谱特征主要取决于它的叶子。一般作物反射能力越强，图像上接受的辐射能量越多，颜色就发白发灰；反之，作物反射能力越弱，图像上接受的辐射能量越少，颜色就发暗发黑[10]。
纵观国内外研究现状，高光谱遥感以其独特的高分辨率、信息丰富等优势，使其在农作物病虫害监测中有着广阔的应用前景。现已研究的许多机载或星载光谱仪的工作范围都在400—2400nm附近以内，低于400nm波长的的大气影响很大，大于2400nm波长的在窄波段遥感平台上也记录不到足够到达地面的太阳辐射[11]。利用高光谱遥感获取受害作物的光谱信息，研究分析原始光谱数据、植被指数、导数光谱及红边参数等的变化规律，确定农作物病虫害监测的敏感波段和敏感时期，建立合适的监测模型，这些都是当前高光谱遥感技术用于农作物病虫害监测的研究热点。大多数研究都是基于光谱参数法，具体算法主要是通过一元或多元回归分析方法建立高光谱数据或由此衍生的植被指数与作物农学参量之间的关系[12]。
随着高光谱技术的成熟和普及，更多的研究在不同作物上展开。2011年Kobayashi等提出在水稻不同生育期可以优选可见光和近红外的反射率比值指数来估计稻瘟病的危害程度[3]。利用遥感技术来监测农作物病虫害状况在我国起步较晚，多数集中在小麦和水稻病害的监测方面。在水稻监测方面，吴曙文等利用感染不同等级稻叶瘟的水稻冠层反射光谱试验研究了反射光谱的变异特征［4］; Qin等利用机载高光谱分辨率数据分析了受纹枯病危害的水稻光谱特征［5］。此外，高光谱遥感以其独特的高分辨率信息丰富等优势，在农作物病虫害监测中有着广阔的应用前景。
目前，利用高光谱定量植物生化组分的研究取得了一定的进展，其中许多研究是对光谱指数、导数光谱、红边参数、吸收光谱的统计分析[6]。通过前人的研究结果发现，水稻光谱特征可以表征水稻受褐飞虱为害程度。稻飞虱成若虫群集于稻丛基部，以刺吸茎叶组织汁液为害，导致稻株叶绿素含量、氮素含量和水分的减少，同时也能导致整株水稻叶片光合作用速率的下降，从而影响水稻产量，为利用高光谱遥感监测水稻褐飞虱发生期和预测水稻产量提供了理论依据。利用高光谱遥感技术监测整个水稻生育期褐飞虱的发生动态，从而预测褐飞虱引起水稻产量损失的比率，从而为稻飞虱为害的早期预警提供指导。高光谱遥感在表征作物受害水平上已有一些研究，但是有关褐飞虱为害水稻后所引起的水稻产量损失是否可用高光谱反射率来表征，这还没有研究报道。
稻飞虱为害后水稻的光谱反射率是否能表征水稻的产量损失率?本研究对水稻受褐飞虱危害后的光谱数据及水稻产量指标进行分析，以期寻找到共同的敏感波段范围及反射率微分后的相关光谱特征，以期明确早期光谱特征与水稻产量间的关系，为早期测产提供指导。
1 材料与方法
1．1 实验材料与水稻管理
供试褐飞虱采自广西南宁，在27℃，L14:D10，70%85%r.h.的条件下饲养三代以上。
供试水稻品种为武运粳7号。实验于2014年在大学牌楼实验田进行。选取均匀饱满的种子，于5月3日浸种，5月7日播种，6月1日移栽。移栽入内径为30CM，高30CM的塑料桶中。种植土壤于牌楼实验田采集，等量且肥力相同。选取长势大致相同的幼苗移栽，每桶三穴，每穴4株。移栽后即使用40目直径33CM，高140CM的尼龙网罩采用圆柱形支架支撑罩于水稻上。水稻幼苗返青后检查幼苗株数，若有死亡或染病幼苗及时移除并补种。整个实验阶段保证无其他病虫为害。
1．2 实验处理和接虫方法

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