名称：基于遥感和耕地质量的河南省冬小麦估产研究

项目负责人：宋富强

简介：

       粮食是关系国计民生的重要商品，是关系经济发展、社会稳定和国家自立的基础，保障国家粮食安全始终是治国安邦的头等大事。冬小麦作为我国重要的粮食作物，近年来，受人类活动和全球气候变暖的影响，气候变化、耕地减少、资源短缺，小麦种植比较效益低下等制约因素使小麦生产面临更多的不确定性和挑战。面对加入WTO后世界经济形势与粮食贸易格局的变化，如何在实现我国粮食安全的框架下掌握小麦贸易的主动性，实现小麦生产需求动态平衡，是摆在我们面前的一个重要问题。

       作物估产通过实现作物生产状况的动态监测和产量的及时准确预报，对于国家粮食政策的制定、价格的宏观调控、农村经济的发展以及对外粮食贸易具有重要意义。本文在河南省属科研单位社会公益预研 “河南省粮食作物遥感估产模型构建及精度提升”项目支持下，以冬小麦主产区河南省作为研究区域，首先选取适合该地区土地利用/覆被变化动态监测的MODIS遥感数据，辅以DEM数据、土地利用数据和气候数据，利用监督分类和非监督分类两种不同方法，进行河南省冬小麦种植面积的遥感识别。然后采用目前遥感估产常用的两种模式：统计相关分析遥感估产和作物生理生态过程遥感估产模式，建立冬小麦单产估产模型，对河南省冬小麦单产和总产进行估算，并利用冬小麦产量统计数据以及样点实际调查数据，对模型估产精度进行检验。最后结合河南省耕地质量等级调查与评定相关结果，将反映耕地质量的自然等作为基础因子参与到河南省冬小麦的遥感估产工作中，力求提升冬小麦遥感估产结果的精度，进而为冬小麦估产业务系统研制与示范应用

提供理论与实践支持。研究内容如下：

（1）基于典型物候特征和遥感数据的冬小麦种植面积识别
       选择空间分辨率为250 m的MODIS数据作为冬小麦种植面积遥感测算的数据源，同时辅以地形数据和地面测量数据，提取冬小麦与同期生长作物间的物候差异特征，构造冬小麦特征物候期植被指数与种植面积的定量函数关系，对研究区冬小麦种植面积进行识别。

（2）基于统计产量和遥感的冬小麦估产研究

       基于冬小麦农学产量形成的理论机理，利用冬小麦全生育期内的多时相MODIS/EVI数据，结合冬小麦的物候期，利用生育期EVI与实际调查产量进行一次线性、二次非线性及逐步回归的总产拟合模型，建立冬小麦关键生长期的估产模型，结合冬小麦种植面积数据，实现河南省冬小麦遥感估产。

（3）基于净初级生产力模型的冬小麦估产研究

       通过遥感技术获取参数，利用净初级生产力估算模型实现河南省冬小麦NPP的估算，并通过作物干物质量收获系数模型计算冬小麦NPP与产量之间的转换关系，实现河南省冬小麦的估产研究。

（4）农用地自然等指数对估产模型精度的影响

       利用农用地分等成果中的农用地自然等指数，反映河南省农用地质量情况，将农用地质量作为考虑因素引入到农作物估产工作中，与未考虑耕地质量的估产结果进行对比，分析农用地自然等指数对估产 模型的影响。本研究在已有相关研究基础上，有如下创新：

       （1）决策树分类方法对冬小麦种植面积识别精度的提升

       （2）改进CASA模型在冬小麦估产中的应用

       （3）耕地质量因素对小麦单产估产模型精度的提升