现代农业建设特征分析论文

2022-04-23

现代农业建设特征分析论文篇1：

论农民工创业特征与政策推动

摘　要：目前农村劳动力转移呈现出双向流动趋势，农民工返乡创业成为农村经济增长的新动力，但在提高农村就业率、实现农村各产业均衡发展的同时，政策效果与实施目标间也存在较大差距。就农民工在返乡创业过程中的创业优势、社会贡献、创新以及创办企业等特征进行分析，并对政策推动与实施深入剖析。结论认为，创业政策的推动实施仍存在较大障碍，应通过创业主体素质的培养、创业环境的优化以及政府组织职能的加强以加速创业经济的发展。

关键词：农民工；创业特征；政策

一、问题的提出

近年来出现了农民工回乡创业的双向流动现状，农民工回流现象与农村剩余劳动力转移流动问题以及经济发展道路和经济增长方式的选择有着必然联系（覃扬庆，2009），农民工愿意凭借在外务工所得的资金与经验在家乡自己创业，实现了农村就业率的提高、经济发展速度加快、农村各产业的均衡发展。但从另一方面来看，由于自身、社会以及政府三方面的制约因素，农民工回乡创业也出现无序化、企业发展非均衡化、生产废物无序排放以及创业成功率较低等一系列问题。归纳而言，农民工回乡创业有四大难题：创业启动资金不足、创业环境不够宽松、创业者文化素质偏低、创办企业技术含量低（杨群红，2008）；针对农民工返乡创业遇到的各种困难与问题，急需政府调整各种宏观经济政策，建立有一定力度的扶持农民工返乡创业的政策体系（李含琳，2008）。显而易见，农民创业是中国创业经济发展的重要构成，那么，农民工创业与普通农民有何差异？具有什么独有创业特征？农民工创业政策推动实施如何实现目标与效果间的匹配？本文拟针对这些问题进行分析，探讨农民工创业政策推动实施的最优路径选择。

二、返乡农民工创业特征分析

（一）较普通农民更具创业优势

农民工自主创业充分依托本地资源及企业优势踏实稳健发展，很大程度上是基于农民工具有普通农民所不具备的优势：第一，大部分普通农民只是进行农田耕种，受制于自身文化水平，他们视野窄、见识少，自主创业人数少，且创业成功率低下。相较之下，农民工极具对新生事物的探索精神，动手能力强，具有实干精神，虽不具备高新技术理论，但长年在外务工的经历造就出了勤劳肯干、踏实沉稳的特性，做事风格趋于保守，稳步前进，有效避免了企业的大起大落。第二，农民工有着丰富的乡土资源，虽然技术上不及拥有高深理论支持的科技型人才，但在原材料的供应上较其他类型涉农企业更具明显价格优势。

（二）对经济与社会发展贡献持续扩大

据调查显示，农民工回乡创业多为非农行业，如医疗、教育、房地产等，且大量农民工企业创立时引进了先进的生产设备和生产技术，保持了与沿海城市一定的联系，农村剩余劳动力数量逐年递减，对社会贡献持续扩大。第一，实现了创业实体形式的多样化，带动农村第一、二、三产业均衡发展。农民工流动性强更换工作频繁，而创业时一般与在城市所从事的行业一致，既适合当地需要又有城市品位，打破了传统的二元经济结构。第二，优化了城乡资源的有效配置，缩小了城乡差距。农民工在外务工多年，不仅积累了创业资本，而且在与城市社会关系网络中其他成员发生互动关系后建立了个人关系网络 [1]。Robert A.Baron和Gideon D.Markman（1999）研究了创业者的社交能力对其创业的影响，认为创业者一般都能有效地利用周围的社会关系和社会资源。因此农民工返乡创业具有引导沿海优势资源向农村和欠发达地区转移的特点。第三，创业促就业，缓解就业压力。较大一部分闲赋在家的农村劳动力进入农民工企业后有了一份较为稳定的工作与收入。减少了剩余劳动力数量，提高了农村收入，缩小了城乡收入差距，对社会贡献不容小觑。

（三）创业模仿移植缺乏自主创新

农民工企业主要依靠模仿沿海发达城市企业的经营管理模式、市场营销模式及产品生产技术，企业自身生产技术更新慢，缺乏生产过程中的自主创新。大部分农民工企业的生产设备仍是企业刚成立时引进的，生产效率及产品质量远落后于城镇拥有高新技术设备的企业，产品附加值低、市场销路不好，造成企业仓库大量囤货滞销。由于一方面，农民工自身积累的原始资金已基本投入到创办企业中，自有资金不足以支持企业自主研发生产技术、更新设备、扩大生产的需求，且由于缺乏一定的抵押财产，使其获取金融服务的能力较弱。另一方面，由于近两年来通货膨胀以及世界原油价格上涨致使原材料价格上涨，而企业产品低技术含量、低产品附加值且迎合市场不够，使得企业从供销链中获取利润的空间狭小，企业盈利不足以支撑成本等开支，亏损状况严重。因而造成了农民工企业在创办后自主创新能力越发低下的恶性循环，仅能一味模仿城镇企业，企业的生产与发展与城镇企业相比有严重的滞后倾向，制约了整个农村经济的发展。

（四）以劳动密集型中小企业为主

返乡创业农民工企业定位一般为劳动密集型中小企业，所需技术含量低，企业规模较小。这是由农民工文化及管理水平低下的局限性所决定。农民工在创业中缺乏长远眼光，在产品的研发以及技术创新上存在严重的滞后情况，同时自身企业管理能力有限，无力操控大型企业，而农村大量廉价劳动力正好与企业产品低附加值、高同质性相符合；另外，返乡农民工的创业资金来源单一，多为在外务工所得，少有政府或信贷部门的资助 [2]，有限的资金不仅将企业的规模限制在了中小企业范畴，且使农民工无力自主研究高新生产技术，仅能支付廉价劳动力成本，企业极易受到市场投资风向变动的影响，简单模仿、粗放发展现象严重；除此之外，农村落后的市场环境也是一个重要原因。大型企业的发展需要便捷的交通、开放的市场以及先进的通讯设备，而乡镇地理位置偏远、路况不佳、通信设施不全，导致农村市场相对闭塞、原材料供给及产成品的输送滞后、新产品流入农村的时间长、市场信息反馈迟缓，客观事实上表明，目前农村落后的市场环境仅能支撑中小企业创业经济的发展。

三、农民工创业过程中的政策推动

党中央、国务院自2004年来连续九年发出有关三农问题的“一号文件”。其中2009年中央“一号文件”提出从贷款发放、税费减免、工商登记、信息咨询等方面积极支持农民工返乡创业；加大金融机构信贷支持力度；政府贴息项目要按规定给予财政贴息。2010年明确提出“努力促进农民就业创业”。积极开展农业生产技术和农民务工技能培训；积极发展农村服务业，拓展农村非农就业空间。2012年国家科学技术部针对中央“一号文件”关于农村科技创新创业的指示，提出推动农业科技与金融结合；积极引导金融信贷、风险投资等社会资金参与农业科技创新创业，引导商业银行对涉农科技型企业的信贷支持。

（一）政策指导原则与实施

2009年农业农村工作要求把保持农业农村经济平稳较快发展作为首要任务，进一步强化惠农政策，增强科技支撑，加大投入力度，优化产业结构，推进改革创新，为经济社会又好又快发展继续提供有力保障。2010年不断深化把解决好三农问题作为全党工作重中之重的基本认识，稳定和完善党在农村的基本政策，突出强化农业农村的基础设施，建立健全农业社会化服务的基层体系，协调推进工业化、城镇化和农业现代化，努力形成城乡经济社会发展一体化新格局。2012年政策指导原则是农业科技是确保国家粮食安全的基础支撑，是突破资源环境约束的必然选择，是加快现代农业建设的决定力量。

在相关政策法规推动下，返乡农民工创业呈现出创业主体集群增加、创业实体形式多样化、企业稳健发展的趋势，基于政策领导与产业发展指导欠缺，农民工创业出现了如无序化、产业发展非均衡化、生态破坏情况严重等一系列不良效应，这一政策实施与目标效果间的差距与政府部门监管不力、政策实施不到位有很大关联。具体体现在以下几个方面：第一，中央提出的营造良好创业文化氛围政策未能遍及所有农村。社会对农民工的歧视由来已久，部分政府部门忽视舆论的影响以及自身在舆论营造上的主导地位，致使部分消费者选择商品时不仅有质量与价格成正比的心理，而且认为农民工企业产品质量差，严重打击了农民工创业积极性。第二，部分地方政府未能整合社会资源贯彻中央一系列惠农政策。未能与当地银行、信用社等金融机构达成良好协议以提供优质的金融服务，且地方政府提供的信贷支持远不够创业的资金需求；部分乡镇政府自恃处于国家行政管理体系及行政监管的末端，大幅财政投资于政府办公大楼建设，同时对农民工企业征缴各类税费，增加企业生产成本，企业无力进行后续的扩大再生产，不利于农业与非农产业的聚能发展。并且，在技术上部分政府也未能依照中央政策整合社会资源、引进高级技术人员，致使在企业发展的中后期面临创业者自身缺乏高级技术支撑的窘境。

（二）促进农民工创业政策目标实现的相关政策建议

农民工返乡创业对缓解农民就业压力、实现增收、促进农村经济发展、实现社会和谐都具有重大社会意义。为努力贯彻党中央国务院的一系列有关政策、更好的发挥农民工创业对农村经济发展的促进作用，不仅需要农民工自身素质的提高，更需要国家加强在财政、税收、土地等多方面的政策扶持及监管以及社会各界的支持。

1.培育壮大创业主体素质，鼓励多渠道多形式创业。农民工教育层次较低，缺乏管理经验、长远发展眼光以及对市场变动的准确判断力，有必要实施创业主体的再教育。帮助农民工掌握一定的电脑信息技术、学会综合分析市场信息、及时制定与市场需求相应的生产计划，以实现企业经营理念的提升、新产品的研发、行业技术的创新，才能规避因农村地理位置偏僻、信息交流不畅而导致的企业生产滞后，将创业损失降至最低。与此同时，政府也应鼓励发展科技型、资源综合利用型、劳动密集型、社区服务型、农副产品加工型、贸易促进型和信息服务型等产业或行业，鼓励农民工多渠道多形式创业以促进中小企业和个体经济组织发展。

2.增大农村基础设施建设投资力度，缩小城乡差距。长期以来，中央财政对城市基础设施建设投入大量资金，而农村则基本靠农民自己投入，城乡生产及生活条件差异巨大。为缩小差距、促进农村经济发展。首先，改变农村交通落后状况。近几年国家实施的“村村通公路”工程节约了农民出行时间，减小了企业运输成本，沟通了城乡市场资讯，一定程度上缩小了城乡差距。但部分道路运输能力低、路面不平整，增加了农民工企业车辆及货物的毁损程度、缩小了运输设备的折旧年限；其次，改善生态环境。农民工返乡创业实现农村非农产业的迅速发展，但大多数创业者环保意识不强，农村中小企业的工业污染治理问题变得尤为重要。因此，当地政府不仅应在农村中广泛宣传环保政策、强令污染企业整改，同时应投工投劳整治排水沟渠、修建垃圾池以及参与相关维护管理工作，逐步建立农村环境综合整治长效机制，改善农村基础设施和公共服务。

3.创业培训工程，优化创业环境。为扩大产品市场占有率、提升农民工自身素质使其及时掌握市场信息；为了弘扬当地创业文化精神、完善农村市场机制使创业促就业以及和谐新农村得以实现。当地政府建立创业培训工程、优化创业环境是必要的，同时也是增强企业品牌效益、提高产品质量、增加企业市场竞争力的重要手段。因此，当地政府不仅应在以本地产业发展和劳动力市场需求为导向的前提下，整合社会资源、成立创业培训机构及创业服务中介机构 [3]、积极推进农业信息化建设、强化面向农村的广播电视电信服务，为返乡创业农民工提供职业教育、信息服务、法律援助、技术支持、市场开发、信贷咨询等服务。而且，在外界创业环境改善上，政府应建立与当地情况相适应的市场竞争机制、规范农村市场秩序、广泛宣传农民工创业[4]，以消除消费者对农民工及其企业产品的歧视，实现创业多行业发展，为农民工企业提供适合发展的市场环境。

4.加强财政与金融相关政策支持。规范农民工返乡创业不仅需要宽松灵活的财政政策及服务环境，同时也需要有能合理配置当地资金、技术等资源的金融政策支持。第一，出台税收惠农政策，给予财政扶持补贴。近两年因世界油价不断攀升、2009年金融危机后各国市场投入热钱过多，导致通货膨胀、物价上涨、农民工企业原材料及产成品运输成本增加。为激发农民工创业热情、正确引导农民工因地制宜发展园区建设，有关部门应本着能放则放、能宽则宽、能实则实的原则 [5]，加强产业指导并开通创业绿色通道，为提高农村就业率的企业给予优惠、对农民工专业技术培训机构免征营业税、对部分园区重点支持，引导农民工走农业产业化经营、新型工业化、现代农业和现代服务业之路。第二，拓宽初创企业融资渠道，加强创业信贷力度。加大政策性金融对农民工返乡创业的扶持力度是各国各级政府为鼓励创业者而提供的常用行政手段。当地政府应与信用社等金融服务机构联合，积极开展多方合作拓宽企业融资渠道、提高信贷额度，为创业农民工提供长期高额低息且覆盖面广的贷款及后续支持，也可放宽农村地区抵押物的范围，允许小城镇的企业地产以农村宅基地、自留地的使用权或产权作抵押等。

四、结语

创业对地区经济增长的持续推动作用已得到广泛的认可，鼓励和支持返乡农民工创业，以创业带动就业增长，以创业推动经济发展，已成为很多地方解决农村就业和收入问题的一条新思路，但受制于农民工自身条件、金融服务体系、政策扶持力度等多种因素的影响，在推动国家创业政策实施过程中仍存在例如政府缺乏战略规划、服务意识淡薄、未承担起相印的政府责任以及农村金融服务体系不完善的障碍。因此在今后发展中各地各部门应始终坚持以科学发展观为指导，认真贯彻落实党中央国务院的相关工作会议精神及政策，围绕统筹城乡发展，结合农民工创业特征，以达到不断推动农村城镇化、工业化进程最终实现农村经济的均衡发展的长远目标。

参考文献：

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[3] 戴杰帆.加强农民创业培训的主要途径和方法[J].农村经济与科技，2011，(9).

[4] 张秀娥，孙明海，刘洋.农民工返乡创业影响因素与创业活动的关系[J].经济纵横，2011，(9).

[5] “农民流动与乡村发展”课题组.农民工回流与乡村发展——对山东省桓台县10 村737 名回乡农民工的调查[J].中国农村经济，1999，(10).

[责任编辑吴高君]

作者：邹幂李朝晖

现代农业建设特征分析论文篇2：

农业科技园区规划对景观格局变化的影响研究

摘要：采用91位图助手卫星影像，提取海峡现代农业示范园规划建设前后的历史卫星影像，通过CAD、Photoshop软件结合实地调查对卫星图像进行识别处理，对园区规划前后的景观本底、廊道、斑块等因子进行量化分析;应用景观生态多样性指数、景观均匀度指数、斑块面积分布指数、景观形状指数、斑块破碎化指数、斑块分维数等对规划建设前后园区的土地利用及景观生态格局的变化进行分析，探索规划人工干扰对景观生态格局变化的影响。

关键词：农业科技园区;规划;景观格局

Study on the Influence Agricultural Science and Technology Area Planning on the Change of Landscape Pattern

WEI Yunhua et al.

（Research Institute of Agri-Engineering Technology，Fujian Academy of Agricultural Sciences，Fuzhou 350003，China）

Key words：Agricultural science and technology area;Planning;Landscape pattern

1 引言

農业科技园区建设工作是新时期我国解决“三农”问题，实现农业与科技、农村与企业、农民与专家紧密联系的重要举措，对于加快我国现代农业建设和推进社会主义新农村建设具有十分重要的意义。诸多学者针对农业园区的内涵特征、发展模式、总体评价、发展对策等方面开展了大量的研究[1-9]，但多采用静态分析、定性分析（如案例分析法、态势分析法等），缺乏时间、空间尺度上的动态变化特征分析和定量分析，对园区发展动态及趋势和园区间差异性的研究不足。

景观生态学着重研究景观中各组成的异质性、尺度性、镶嵌性和相互作用的规律性[10]。景观格局是由各种自然与人为因素在不同时空尺度上作用的最终结果，深深影响并决定着各种生态过程和功能。研究景观格局对有效管理景观和改善生态功能具有重要意义，它决定了景观功能以及景观的空间分布。数量化的分析景观格局可以阐明景观要素空间分布的基本规律以及与人工干扰的关系。

景观生态学理论应用于指导农业科技园区景观规划设计是当前发展的趋势。应用景观生态格局指数进行量化分析，对农业科技园区规划成果进行评判、总结并指导未来园区的规划建设，具有重要意义。海峡现代农业示范园是福建省最高的综合性农业科研机构——福建省农业科学院打造的福建特色农业科技示范基地和农业科普教育基地。本研究通过园区规划前后景观生态格局变化比较，探索通过规划人工干扰对景观生态格局变化的影响效果。

2 研究方法

2.1 研究区概况海峡现代农业示范园位于福州市晋安区新店镇埔垱，经度119.34°，维度26.13°。总面积47.94hm2，本期规划面积10.67hm2，是一个集科研、示范、展示、推广、教育、休闲一体的多功能综合高科技园区。

2.2 数据来源及处理

2.2.1 数据来源利用91位图助手软件，提取2007年7月4日、2017年10月12日海峡现代农业示范园规划建设前后的历史卫星影像（见图1、图2），分辨率：0.54m/像素。影像均来源于2019 Maxar Technologies。

2.2.2 斑块类型的划分和提取根据规划建设前后的历史卫星影像，结合实地调查对卫星图像地形、地貌和土地利用形式等特征进行识别分析（见图3～4），运用景观生态学的景观格局指数分析方法，按照异质性和均质性相结合、景观功能与生态功能相协调、景观实用性等原则，提取斑块及廊道类型（见表1）;利用AutoCAD 2010软件提取斑块周长和面积等基本斑块信息。

2.2.3 景现格局分析及指标的选取在生态学中主要是通过斑块的数目、周长或面积等来获得景观指数，以此来分析空间景观格局的特征。景观格局指数能够高度浓缩景观格局信息，反映其结构组成和空间配置某些方面特征的简单定量指标。本文选用景观格局指数（见表2），应用景观生态学的景观格局分析理论及方法，结合园区现状，在Office2007软件的支持下，对园区景观格局进行分析。

3 结果与分析

3.1 斑块及廊道类型指数分析利用91位图助手卫星影像，结合实地踏查确定斑块边界，利用AutoCAD 2010软件提取斑块周长和面积等基本斑块信息。通过CAD、Photoshop软件结合实地调查对卫星图像进行识别处理，对园区规划前后的景观本底、廊道、斑块等因子进行量化分析。

从园区规划建设前后斑块指数表（见表3、4）可以直观地看到，海峡园区建设前后斑块类型增加了景观地斑块，斑块面积密度发生了重大变化，种植地斑块面积密度从90.982%大幅减少至38.651%，景观地斑块面积密度达到29.652%，设施和硬质地斑块面积密度增加。斑块总数量由27增加到81，景观地斑块数量达到39;斑块总周长从3836.0m增加到9502.5m，平均斑块周长从142.07m降低到117.31m，平均斑块面积从3786.43m2降低到1130.51m2;设施、种植地及建筑斑块形状指数变化不大，水体和硬质地斑块形状指数增大，增加的景观地斑块形状指数最大，达到了7.654。设施和种植地分维数指标变化不大，均在1.1～1.2，水体斑块分维数指标从1.167增大到1.281，硬质地和景观地斑块建设后分维数指标超过1.3。廊道类型作业道路变为景观游步道，总长度也大幅增加，从1264.8m增加到5220m。

形成这些变化，主要是因为海峡园区相对面积较小，建设前以种植地为主，后规划定位为集科研、示范、展示、推广、教育、休闲一体的多功能综合高科技园区，就需要更加有效的利用土地，更注重观光效果和休闲性景观的表达，采用了公园化的游憩设计手法，将示范、展示等功能（如果树品种等）融合到景观营造中，并通过大量的园路廊道将景观斑块进行了复杂的切割，达到科技展示与游赏合一的目的。

3.2 景观格局指数分析由表5可知，海峡现代农业示范园景观多样性指数和均匀度指标出现大幅上升，最大斑块指标LPI大幅下降由90.982%下降为38.651%，这与大量种植地开发为景观地和设施地有关。形状指数大幅上升，从2.933升到7.419，说明建设后整体园区斑块形状复杂。建设后园区廊道密度大幅提高，达到0.063，说明建设后道路分布密集，通达性更强。

4 结论与讨论

海峡现代农业示范园相对面积较小，建设前以种植地为主，后规划定位为集科研、示范、展示、推广、教育、休闲一体的多功能综合高科技园区，就需要更加有效地利用土地，更注重观光效果和休闲性景观的表达，采用公园化的游憩设计手法，将示范、展示等功能（如果树品种等）融合到景观营造中，并通过大量的园路廊道将景观斑块进行复杂的切割，达到科技展示与游赏合一的目的。

从景观因素和景观格局指数分析结果表明，建设前后景观因素类型改变，斑块数量急剧增多，种植地斑块面积大幅下降，景观地斑块指标提升，景观本底虽未发生改变，但种植地的本底地位减弱;廊道系统发生了较大的变化，类型改变，作业廊道消失被更有休闲观赏性的景观步道廊道所替代;总长度大幅提升，以景觀游步道为主;破碎化指数和分维数高，说明可以与更多的异质性斑块相连接，场地布局更丰富多样，场地趣味性更高，达到“移步异景”的效果，提升游赏体验。

通过农业科技园区规划前后的景观因素分析和景观格局指数分析，可以初步得出以下结论：经过规划建设所产生的人为干扰，场地景观因素类型（斑块、廊道）发生改变，甚至景观本底都将可能发生改变，斑块呈现多样化、不规则化，而形状指数、分维数、破碎度指数等指标一般呈现上升趋势;景观格局总体的变化趋势是形状趋于复杂、异质性增加、破碎化加剧，人为干扰的影响更为明显。景观格局指数分析结果与景观因素分析结果相一致，也与前人的研究结果相一致。

本研究尝试用景观生态学理论，初步对海峡现代农业示范园规划建设前后景观因素和景观格局指数进行量化分析，揭示了通过规划建设人工干扰，景观生态格局变化趋势及差异。就景观生态学研究而言，本研究的对象尺度相对较小，景观类型偏少，但对景观类型进行了细致的划分，这是对中小尺度景观研究的一种尝试。本研究对评判农业科技园区规划成果、总结并指导未来园区的规划建设具有一定的意义。

本研究处于初步探索阶段，在研究中发现尚存在一些不足以及延伸性的探索，有待于进行后续的研究。例如，景观因素类型的提取将直接导致景观格局指数的取值进而整个分析结果，所以如何科学合理划分景观因素类型是今后深入研究的一个重点;本文未涉及景观美感度评价，虽然一般认为景观多样性和破碎度的增加会提升景观美感度和异质性，但仍需借助景观生态学理论结合景观美感度评判进行综合研究，形成更为科学的评价体系;加强对农业科技园区时间动态变化研究与未来发展趋势的预测，以及对农业园区发展的区域差异性进行研究等等，这些都有待于今后作进一步的探索。

参考文献

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[10]张庆辉，赵捷，朱苷，等.中国械市湿地公园研究现状[J].湿地学，2013，11（1）：129-13.

（责编：张宏民）

作者：魏云华潘宏张燕青

现代农业建设特征分析论文篇3：

水稻叶片高光谱响应特征及氮素估算

摘要：将高光谱遥感技术应用于高纬度高海拔宁夏回族自治区，探讨水稻氮素快速无损的监测方法，为科学合理地施肥提供依据。对3个不同施氮水平、5个生育期水稻叶片反射光谱的响应特征及叶片叶绿素相对含量（SPAD值）进行对比分析，将光谱及SPAD值与氮素含量进行相关分析，筛选诊断氮素含量的特征光谱并构建氮素估算模型。结果表明，随着生育期的推进，叶片光谱反射率在可见光范围内呈增加趋势，该变化特征与SPAD值变化规律基本一致，近红外区光谱反射率呈先增加后降低的规律；随氮素含量增加可见光反射率降低，近红外反射率增加，SPAD值与氮素含量呈正相关（r=0.766）；各波段对氮素的光谱响应程度不同，可见光波段更敏感，原始光谱612 nm和一阶微分666 nm为特征波长；叶片氮素估算最优模型为y=9.155x1-0.111x2+0.050x3+2.102（x1、x2、x3分别为R612 nm、R666 nm、SPAD值）。

关键词：水稻叶片；氮素；高光谱遥感技术；估算模型；SPAD值

高光谱遥感具有光谱信息量大、分辨率高、连续性强等特点，能直接对作物的微弱光谱差异进行定量分析，在植物遥感研究与应用中表现出巨大优势，而作物氮素的遥感监测一直是作物遥感监测研究的重点领域[4-8]。为了探索植物叶片氮素遥感诊断的可能性，自20世纪70年代以来，有关科学家在作物氮素敏感波段筛选及光谱反射率对氮素响应规律方面进行了大量的基础研究。国内王人潮等较早就对不同氮素水平下水稻叶片光谱反射特征进行了研究，并提出诊断水稻氮素含量的叶片敏感波段[9]。由于养分供应的变化在叶片上的反映比较显著，许多研究者也开展了基于鲜叶片光谱估测作物氮素含量的研究，探讨各种作物叶片光谱特征并建立光谱与氮素间的多种相关模型，證明各种作物的氮素营养状况与特定光谱之间存在相关性[1，4-5，9，10-11]。国内外大量研究表明，采用高光谱数据快速准确地获取植物生化参数是可行的，高光谱遥感技术已成为作物长势监测及生化参数定量估算的一种新手段而备受关注[12]。

以不同施氮水平试验田为依托，以水稻鲜叶片为研究对象，基于5个生育期采集的叶片高光谱反射率及SPAD数据，分析水稻叶片对氮素的高光谱响应特征及叶片SPAD值变化规律，利用相关分析法确定氮素敏感波长，建立基于原始光谱、一阶微分光谱及SPAD值的水稻叶片氮素估算模型，为宁夏回族自治区水稻氮素快速无损诊断提供依据，在农作物精准氮肥管理及科学栽培调控方面具有现实意义。

1材料与方法

1.1试验设计

选取土壤肥力和水源条件不同的2处实验田进行氮肥试验，设3个氮肥处理，纯施氮量240、270、300 kg/hm2，分别用N0、N1、N2表示，重复3次。试验品种为宁优2号。

1.2光谱信息获取

选用美国SVC GER1500自带的手持叶夹式光谱探测器，波段值为350～1050 nm，采样间隔为1.5 nm，探测器通道为512个，该探测器内置有石英卤化灯，光源稳定。

结合宁夏回族自治区引黄灌区水稻的生长发育规律，分别在分蘖盛期、孕穗期、齐穗期、灌浆期和乳熟期，从各小区选取长势中等植株作为样本，测定主茎完全张开倒1、倒3叶中部的光谱反射率。测量时将叶片置于叶片夹的叶室中并夹紧叶片，保证叶片水平且被探测面积相同，以消除背景反射及叶片表面弯曲对光谱产生的影响，每次采集光谱数据前均进行标准白板校正。

1.3叶片SPAD值的测定

采用日本生产的SPAD-502型叶绿素计，同步测定样本倒1和倒3叶的SPAD值，测定部位为叶片中部且避开叶脉[13]，每个小区测定10组数据，每组数据测定6次取其均值。

1.4氮含量的测定

与光谱测量同步，每个小区按叶位将叶片进行分离，利用烘箱将样品烘干、称质量、粉碎后用于氮含量的测量，测定采用凯氏定氮法。

1.5精度检验

精度检验采用均方根误差（root mean square error，简称RMSE）和平均相对误差（average relative error，简称ARE）公式：RMSE=∑ni=1（yi-yi′）2n，ARE=∑ni=1|yi-yi′yi|n×100%。其中，yi和yi′分别为实际值和观测值；n为样本数。

2结果与分析

2.1水稻叶片高光谱响应特征分析

2.1.1水稻叶片光谱随生长期变化的特征分析由图1可见，可见光波段，从分蘖期至灌浆期，叶片光谱反射率一直呈增加趋势，且增加经历了小幅度和大幅度相间变化，这与水稻叶片营养转移及叶绿素含量变化规律密切相关。分孽期，水稻迅速生长，叶绿素含量快速增加，叶片在红光和蓝光处吸收强烈，使得光谱反射率较低；从分蘖期至孕穗期，由于叶片营养转移较慢，故该时期光谱反射率增加幅度较小；从孕穗期至齐穗期，叶片营养快速向穗部转移，叶绿素含量减少，光谱反射率在该时期增加幅度较大，从灌浆期至乳熟期光谱反射率变化幅度最大。

近红外波段，水稻叶片光谱反射率从分蘖期至齐穗期不断增加，从灌浆期至乳熟期光谱反射率不断降低，这与水稻叶片细胞结构有较大关系。水稻叶片光谱反射率随生育期的变化特点与其在各生育期的生长特征相关，其相关程度须进一步深入研究。

2.1.2叶片光谱对氮素响应特征分析已有研究表明，增加氮肥施用量能促进叶绿素合成，增强叶片光合作用[14-15]，同时氮肥增加可促进叶肉细胞间空气间隙的扩展，从而引起叶片光谱反射率发生变化[16]。本研究对3个不同氮肥处理的水稻分蘖盛期、孕穗期、抽穗期、齐穗期、灌浆期及乳熟期叶片光谱对氮素含量的响应特征进行分析，结果发现，各生育期叶片光谱对氮素含量的响应规律基本一致，即在可见光450～650 nm 叶片光谱反射率随施氮量的增加而明显降低，近红外750～1 050 nm 则随施氮量增加而增加。其中齐穗期和灌浆期结果见图2。

对各生育期叶片光谱对氮素的敏感程度进行分析，结果（图2）表明，齐穗期可见光波段最大变化程度为28.0%，灌浆期达到了45.0%；近红外区最大变化幅度齐穗期为190%，灌浆期为7.7%。可见叶片光谱的不同波段对施氮

量的响应程度不同，可见光波段更为敏感。

2.2叶片SPAD值变化特征分析

从图3-A可见，水稻完全展开第1叶的SPAD值从分蘖期至齐穗期逐渐增加，齐穗期之后开始减小，至乳熟期减小迅速，这与水稻叶片高光谱反射率随生育期的变化规律相一致。同时，对比分析各生育期不同施氮水平水稻叶片的SPAD值发现，水稻叶片SPAD值随着施氮量的增加而增加，两者之间具有正相关关系，其相关系数为0.766，达到显著相关（相关系数大于0.700为显著相关，下文同）。从图3-B可以得出，同一施氮量不同叶位水稻叶片的SPAD值明显不同，相同时期内倒1叶的SPAD值均高于倒3叶，这与植物营养输送和叶片叶绿素的分布规律是对应的。

2.3光谱与氮素含量相关性分析

将5个生育期所有叶片原始光谱、一阶微分光谱与测定的全氮含量进行相关性分析。图4结果表明，原始光谱反射率在可见光波段与氮素含量呈负相关，其中510～700 nm相关程度较高，612 nm处最高，达到-0.761，近红外波段则呈正相关关系，且相关系数较小（r<0.325）。水稻叶片氮素含量与一阶微分光谱相关性曲线波动较大，相关性显著的波段同样在可见光区域，其中666 nm处的相关系数最大，为0.721。

2.4叶片氮素含量估算模型构建

为了精准监测农学参数，选取与水稻叶片氮素含量呈显著相关的原始光谱、一阶微分光谱及SPAD值作为自变量（x），以氮素含量作为因变量（y），采用线性函数、指数函数、对数函数和二次多项式函數等构建数学回归模型（表1）。

由表1可见，将原始光谱、一阶微分光谱及SPAD值作为自变量，构建的多元回归模型拟合效果最好（R2=0.792）；而单变量的回归模型中，以SPAD值作为自变量的模型拟合效果最佳，线性函数、指数函数、对数函数及二次多项式相比较，采用二次多项式构建的模型拟合效果优于其他函数模型。

对水稻叶片氮素估算模型进行精度验证，多元回归模型y=9.155x1-0.111x2+0.05x3+2.102为最优模型，其均方根误差（RMSE）和平均相对误差（ARE）分别为0.26、11.6%，其实际值与预测值间的r2=0.786（图5）。

3结论与讨论

3.1结论

以不同氮肥处理的水稻田间试验为依托，利用美国近地高光谱辐射仪SVC GER1500和日本SPAD-502plus叶绿素仪，在各生育期测定水稻叶片光谱反射率及SPAD值，同步取样测定叶片氮素含量，分析水稻叶片光谱及SPAD值随生育期的变化特征，探讨出水稻冠层光谱对氮素含量的响应规律，并筛选出对氮素指示强的特征波长。构建基于特征波长及SPAD值的水稻氮素估测模型。得出如下结论：（1）随着生育期的推进，水稻叶片反射光谱在可见光范围内一直呈增加趋势，且经历了小幅增加和大幅增加相间变化的特征，该变化特征与SPAD值变化规律基本一致。这是由于作物叶片反射光谱在可见光波段主要受叶绿素含量的影响，而叶片SPAD值随生长期的动态变化是反映叶绿素变化的重要信息。反射光谱在近红外区表现为先增加后降低的规律，这与水稻叶片细胞结构及营养转移速度有较大关系，其相关程度须进一步深入研究。（2）氮素水平的差异对叶片光谱影响明显，且各生育期表现出基本一致的规律性，即可见光波段随氮素水平的增加而降低，近红外波段则随氮素水平的增加而增加。各生育期水稻叶片的SPAD值随氮素水平的增加而增加，两者显著正相关（r=0.766）。这是由于增加氮肥能促进叶绿素的合

成，能增强叶片光合作用，同时能促进叶肉细胞间空气间隙的扩展，进而引起叶片光谱反射率的变化。（3）通过光谱敏感程度分析发现，不同波段对氮素的光谱响应程度不同，可见光波段更敏感，其中612 nm与氮素含量相关性最为显著（r=-0.761）。一阶微分666 nm与氮素含量相关性最显著（r=0.721）。（4）单变量构建的回归模型中，以SPAD值作为自变量构建的回归模型拟合效果优于612 nm和 666 nm 特征波长构建的模型。在单变量模型中拟合效果最好的均为二次多项式模型。拟合效果和精度最高的为多元回归模型y=9155x1-0.111x2+0.05x3+2.102（x1、x2、x3分别为R612 nm、R666 nm、SPAD值），故该模型为水稻叶片氮素诊断最优模型。

3.2讨论

本研究首次将高光谱遥感技术应用于高纬度、高海拔的宁夏回族自治区，拓宽了目前遥感诊断水稻氮素的研究区域，为宁夏回族自治区作物氮素营养诊断提供了思路，开拓了作物营养诊断技术新领域，可提高该区域农业养分管理的科技投入。研究成果在宁夏回族自治区北部引黄灌区现代农业示范区建设及高产优质粮食作物种植中具有广阔的应用前景。

本研究在构建水稻氮素估测模型覆盖生育期、光谱类型及建模方法上有所创新，而且提高了诊断精度。今后在高光谱分析技术方面，除一阶微分技术外，应加强一些特殊分析方法的探索和研究；在建模过程中，要继续挖掘方差分析、单变量回归分析及逐步多元回归分析等方法的潜力，同时要借助神经网络和遗传算法等智能算法，提高光谱信息提取解析效果及模型的精度。

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