在穗分化阶段，健康的稻田作物能否保证高产量？这需要结合田间数据和卫星遥感技术来进行分析

《Precision Agriculture》：Does a healthy rice crop at panicle initiation guarantee high yields? combining field-level data and satellite remote sensing

　　

摘要

研究目的

人们越来越关注使用遥感工具来监测作物状况，并制定季内管理策略以优化水稻产量。然而，从卫星图像中获得的植被指数在穗分化（PI）生长阶段与最终产量的关联程度仍需进一步研究。本研究的目的是：（i）评估在穗分化阶段测得的归一化差异红边指数（NDRE）对实现高产或低产水稻田的可能性有何影响；（ii）探讨区分这些水稻田的关键管理措施。

研究方法

我们分析了乌拉圭141块商业水稻田在三个生长季节（2018-2020年）的数据，覆盖面积约为18,000公顷。光谱数据来自Sentinel-2卫星图像，通过Google Earth Engine进行处理，利用近红外（864纳米）和红边（704纳米）波段计算NDRE，空间分辨率为20米。将穗分化阶段的NDRE值分为三个等级（高、中、低），并利用产量五分位数来定义高产和低产类别。我们评估了田块在NDRE和产量类别之间转换的频率以及与这些产量轨迹相关的潜在管理因素。

研究结果

在穗分化阶段NDRE值较高的田块，实现高产（>第80百分位）的概率为30%，而落入低产类别（<第20百分位）的概率仅为12%（p<0.05）。然而，仅ndre值高并不足以保证高产，因为仍有12%的ndre值较高的田块最终产量较低。一个关键的区别因素是氮肥施用的方式：保持高产的田块在穗分化阶段获得了多40%的氮肥，这使得其产量比氮肥施用量相似但产量下降的田块高出1,615公斤>

研究结论

穗分化阶段的NDRE是预测潜在产量的一个有用指标，但不能完全决定最终产量。管理决策，特别是氮肥施用的方式和灌溉措施，对田块的产量轨迹有显著影响。本研究的结果支持将卫星衍生的植被指数应用于穗分化阶段，作为识别高产潜力田块和指导管理策略以维持产量和优化资源利用的有效工具。