估测水稻种植模式的空间分布对稻谷产量预测和粮食安全评估具有重要意义。中国的长江中下游地区是重要的水稻产区,以单季稻和双季稻为主。但是近年来,随着农村劳动力的短缺和劳动力成本的增加,双季稻的种植面积逐渐减少。再生稻不同于传统意义上的双季稻,是采用一定的栽培管理措施,使头季水稻收割后稻桩上的休眠芽萌发生长成穗而再收获一季的水稻种植模式。因其具有生育期短、日产量较高、省种、省工、节水等优点,发展再生稻已成为提高稻田产出效益的一条重要途径。湖北省作为再生稻的重要产区之一,近年来积极开展再生稻栽培技术的研究与示范,种植面积稳步增加。传统的再生稻种植面积的估测同其他种植模式的水稻一样主要依靠地方上报和抽样调查方法。这种方法需要耗费大量人力物力,且面积估测精度控制困难。遥感技术具有宏观、高效、准确的特点,在水稻面积估测方面应用越来越广泛,但还鲜有研究将遥感技术用于大范围的再生稻产区提取。
本研究提出一种基于物候信息的再生稻提取算法,利用哨兵2号稠密影像绘制了湖北省2018年10米分辨率的再生稻空间分布图。区别再生稻和其它水稻种植模式的关键在于再生稻的成熟期一般晚于早稻而早于中稻。因此,本研究提出利用两个互斥的植被指数判别再生稻。在水稻图的基础上,本研究基于蓝、绿、红波段的反射率提出黄化植被指数(Yellowness Index, YI)用于识别水稻的成熟期,再利用增强植被指数(Enhanced Vegetation Index, EVI)识别再生季的返青,从而减少由于早稻稻茬而造成的错分。湖北省的再生稻空间分布图表明再生稻主要集中在湖北省中、南部的冲击平原(如图)。2018年,全省再生稻总面积为2225.4平方公里(333.81万亩),占水稻总面积的10.03%。再生稻的分类总精度为0.91,表明所提出的方法可以用于准确提取大区域的再生稻种植区。
湖北省水稻和再生稻空间分布图
本研究于2020年10月16日在国际知名遥感期刊Remote Sensing在线发表,全文下载地址: https://www.mdpi.com/2072-4292/12/20/3400/htm。
论文第一完成单位为华中农业大学宏观农业研究院(MARI),第一作者(通讯)为刘诗诗副教授,合作者为资源与环境学院研究生、本科生以及MARI博士后。研究构思和数据采集工作得到了游良志教授、彭少兵教授以及植物科学技术学院王飞副教授的大力支持。