甜瓜主茎叶不同叶位SPAD值空间分布与氮素营养诊断

在设施栽培条件下,研究甜瓜关键生育期不同叶位SPAD值的变异特征及与叶片、植株氮素含量的相关性,探索提出基于SPAD仪诊断氮素营养最佳的测定叶位。结果表明,在各施氮水平下,不同叶位间叶片SPAD值存在一定差异,各叶位叶片SPAD值随施氮量的增加而增加。在适宜施氮(N 210 kg/hm~2)水平下,各生育期顶3叶和顶4叶SPAD值变异系数显著低于顶1叶和顶2叶,不同叶位叶片SPAD值与叶片、植株含氮量有较好的相关性,其中顶3叶与叶片、植株含氮量相关性最高。因此,用叶绿素SPAD仪诊断甜瓜氮素营养,顶3叶为较理想的指示叶或参照叶。     

主要粮食作物基于SPAD的氮素营养诊断方法研究进展

基于叶绿素计测定的SPAD值与植物叶片叶绿素和氮浓度的关系,详细综述了用叶绿素计在玉米、小麦、水稻以及其他作物上进行氮素营养诊断的研究进展.第一,"相对SPAD值"、"氮饱和指数"或"归一化SPAD"等指标能够消除或减小品种、生育期及区域年际间的误差;第二,不同生育期应选择理想指示叶作为诊断目标;第三,不同叶位间的SP...     

玉米不同层位叶片生理生化指标与SPAD值的关系

  【目的】  研究不同层位玉米叶片氮素指标的变化，确定在不同生育时期进行营养诊断的最佳叶片，以便能够及时、准确地进行氮素营养光谱诊断，实现玉米高产和肥料高效益。  【方法】  设置两年 (2017和2018) 的盆栽试验，共设6个施氮水平，分别在玉米的关键生育时期 (拔节期、大喇叭口期、开花吐丝期和灌浆期) 按叶片层位取样，分析叶片生理生化指标 (叶片氮含量、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、叶片厚度和净光合速率) 的变化及其与SPAD值的关系，确定利用SPAD值对叶片氮含量进行估算的最佳叶片。  【结果】  1) 叶片氮含量、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、叶片厚度及净光合速率随着氮肥增施呈现先增加后平稳的趋势，与叶片SPAD值呈正相关关系；可溶性糖含量随着氮肥增施呈先减少后平稳的趋势，与SPAD值呈负相关关系。2) 叶片氮含量、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、叶片厚度、净光合速率及SPAD值垂直分布上均表现为上层叶片>下层叶片；可溶性糖含量表现为下层叶片>上层叶片。3) SPAD值与叶片氮含量之间建立的线性回归模型均达极显著水平，拔节期和灌浆期的上层叶片、大喇叭口期和开花吐丝期的中层叶片氮含量与SPAD值回归决定系数 (R2) 较高，分别为0.768、0.865、0.893、0.924。  【结论】  生育期、氮水平和叶片层位显著影响玉米叶片中与氮素营养相关的生理生化指标，呈现一定的空间异质性，在玉米拔节期和灌浆期利用SPAD值进行叶片氮含量营养诊断时应考虑测定上层叶片 (顶两片、三片完全展开叶)，而在大喇叭口期和开花吐丝期应测定中层叶片 (中两片完全展开叶、穗位叶及以下两片叶)。     

玉米不同叶位叶片SPAD值的变化及其与生物量的相关性

用大田试验研究了平展型玉米农大364和紧凑型玉米郑单958不同叶位叶片SPAD值的变化规律及不同生育时期功能叶片的SPAD值与生物量的相关关系。结果表明:(1)同一品种玉米叶片的SPAD值随叶位的升高而增加,至植株中间部位叶达到最大值,之后降低。品种间无差异;(2)2个品种相同叶位叶片的SPAD值随生育进程的变化趋势一致,均随叶片生长增加,中期稳定一段时间后又随叶片的衰老而下降。紧凑型玉米下部叶片生育中后期SPAD值显著低于平展型玉米;而平展型玉米顶部叶片在生育中后期及中部叶片在生育后期的SPAD值显著低于紧凑型玉米;(3)苗期至吐丝期,玉米功能叶片的SPAD值与单株生物量呈显著正相关,但吐丝期以后无明显关系。     

小麦叶片SPAD空间分布及其与氮素营养状况的关系

利用2个小麦品种在3个施氮水平下的田间试验数据,研究了小麦叶片氮素状况和SPAD（Soil and Plant Analyzer Development）值随叶位的空间分布特征,并对不同叶位叶片的氮素状况、SPAD值之间及其与叶片平均氮素状况之间的相关性进行分析。结果表明,随施氮量的增加,顶1叶、顶2叶、顶3叶、顶4叶的氮含量和氮积累量都呈增加趋势,并且基本呈顶1〉顶2〉顶3〉顶4的顺序;各叶位SPAD值呈两段式变化规律,开花前顶2叶SPAD值最大,开花后呈顶1〉顶2〉顶3〉顶4的趋势。顶3叶与顶2叶的SPAD值分别与叶片平均氮含量和氮积累量的相关关系最密切。     

施氮对半湿润农田夏玉米冠层氮素及叶绿素相对值(SPAD值)垂直分布的影响

以半湿润地区土垫旱耕人为土为供试土壤,采用田问试验,研究了不同施氮水平下夏玉米(Zea maysL.)拔节期、灌浆期和成熟期3个生育期冠层叶片氮素、叶绿素相对值(SPAt)值)的垂直分布规律及其差异;同时对各层叶片含氮量、SPAR值与施氮量进行相关分析.结果表明,在各生育期不同叶层叶片含氮量按上、中、下层顺序呈明显递减规律,从全生育期不同施氮处理看,上层比中层增加6.64%,中层比下层增加5.18%.随施氮量增加,中上层叶片含氮量差异增大,中下层叶片含氮量差异减小.冠层内叶片SPAD值垂直分布规律与叶片含氮量分布规律相类似.相关分析表明,全生育期各层叶片SPAD值与叶片含氮量呈极显著线性正相关关系(R=0.503**).进一步分析发现,各层叶片SPAD值,叶片含氮量与施氮量的相关性以上层叶关系最为密切,揭示了夏玉米氮素营养诊断的较好叶片是上层叶位.     

基于SPAD-502与GreenSeeker的冬小麦氮营养诊断研究

用GreenSeeker和SPAD-502测定了不同氮素处理的冬小麦冠层NDVI与叶片SPAD值, 分析了它们与叶片全氮、叶绿素含量及产量间的关系。结果表明: 冬小麦抽穗期SPAD值和NDVI值均与叶绿素含量呈极显著正相关; 除抽穗期和返青期外, SPAD值与叶氮含量、叶绿素含量的相关系数在其余各生育期均达到显著或极显著水平; NDVI值与叶氮含量、叶绿素含量在拔节期、乳熟期的相关性同SPAD值一致; SPAD值可以进行叶绿素的诊断, NDVI值可以进行氮的诊断。氮营养诊断时期应该选择拔节期。通过回归建立了基于SPAD值、NDVI值的产量估测模型, 可以通过SPAD值、NDVI值对冬小麦产量进行估算。     

数字图像技术在夏玉米氮素营养诊断中的应用

基于6个不同水平的氮肥田间试验,采用数码相机获取夏玉米6叶期和10叶期的冠层图像,分析了不同供氮水平下夏玉米冠层图像色彩参数指标与施氮量、叶片SPAD值、植株硝酸盐浓度、植株全氮含量、0～90cm土壤硝态氮含量之间的关系。结果表明:在6叶期,玉米冠层数字图像色彩参数指标B/(R+G+B)、G/B、R/B、B/L均与施氮量、叶片SPAD值、植株硝酸盐浓度、植株全氮含量、0～90cm土壤硝态氮含量存在极显著的线性相关关系,其中B/(R+G+B)与各营养参数的相关关系最好,其次是B/L。因此,运用数字图像技术进行玉米的氮素营养诊断是可行的。夏玉米6叶期冠层图像色彩参数指标与上述营养参数间的相关性明显高于10叶期,可作为应用数字图像技术进行氮素营养诊断的关键时期,而蓝光标准化值[B/(R+G+B)]是进行夏玉米氮素营养诊断的最佳冠层图像色彩参数指标。     

基于SPAD的西瓜氮素营养诊断与推荐施肥技术研究

为解决西瓜生产中存在盲目或过量氮肥施用导致的果实品质下降和氮素利用率低下等突出问题,开展了基于叶绿素仪测定值(SPAD值)的西瓜全生育期氮素营养诊断与推荐施肥技术研究,以期为利用SPAD仪建立田间西瓜氮素营养实时诊断技术、开发西瓜精准氮素养分管理模式提供理论依据。试验于2020—2021年在甘肃河西灌区的张掖市以‘金城5号’西瓜为材料,设置了0、80、160、240、320、400 kg/hm² 6个氮肥水平,通过研究不同施氮水平下西瓜关键生育时期不同叶位及叶片不同位置上的SPAD值、叶绿素含量、全氮含量的变化特征及其与西瓜产量、品质指标的相互关系,建立基于SPAD值进行西瓜氮素营养诊断与推荐施肥的实时氮肥管理(RTNM)模式,并开展RTNM模式的生产性验证。西瓜苗期顶一叶叶尖、伸蔓期顶三叶叶中、膨果期功能叶叶中位置SPAD 值与叶片叶绿素、全氮含量相关性最佳,且变异系数小,是较为理想的指示叶或参照叶;通过指示叶SPAD值与西瓜产量、品质指标及施氮量的回归分析,获得西瓜产量超过60000 kg/hm²的SPAD阈值范围为苗期49.1～51.0、伸蔓期60.3～64.1、膨果期64.8～67.5;西瓜果实可溶性固形物含量超过11.5%的SPAD阈值范围为苗期49.0～50.5、伸蔓期59.8～63.6、膨果期64.0～66.5;SPAD值每变动1个单位的氮肥施用量分别为苗期30.96 kg/hm²、伸蔓期31.95 kg/hm²、膨果期50.51 kg/hm²。通过与传统施肥模式(N 240 kg/hm²)相比较,RTNM模式在氮肥施用量减少15.29%的条件下,西瓜产量较高、品质较优,且氮肥利用率显著提高了30.53%。综合分析得出,甘肃河西灌区‘金城5号’西瓜膜下滴灌栽培模式下,应用SPAD仪进行氮素营养诊断与推荐施肥,适宜的指示叶及SPAD阈值范围为苗期顶一叶叶尖49.1～50.5、伸蔓期顶三叶叶中60.3～63.6、膨果期功能叶叶中64.8～66.5。     

应用叶绿素计诊断烤烟氮素营养状况

为探讨叶绿素计在估测烤烟叶绿素和氮浓度上的应用价值,进行了3个田间试验。即:郑州点2003年设施N.51.0.kg/hm2与4个品种NC89、RG17、85048、541;2004年设5个氮肥用量:N.30.04、0.5、51.0、61.5、75.0.kg/hm2与2个品种中烟101、云烟85;玉溪点于2005年设5个氮肥用量:N.02、7.0、54.5、81.8、109.0.kg/hm2与K326品种的试验。测定了不同试验条件下烤烟叶片的叶绿素计(SPAD-502和CCM-200)值和实际叶绿素浓度、全氮浓度,并进行了三者关系分析。结果表明,应用叶绿素计监测烤烟叶片最佳测定部位为完全展开叶的中部。叶绿素计测定值因年份、地点、氮肥水平、叶位、同一叶片不同的部位而异。叶绿素计值与叶绿素浓度、叶片全氮浓度之间有稳定的极显著相关性。叶绿素计SPAD-502的SPAD值和CCM-200的CCI值与叶绿素浓度之间的决定系数分别为0.8755(P0.001)和0.9499(P0.001)。SPAD计值(SPAD)与全氮浓度(N)之间回归方程为N=0.0265SPAD+0.9601(R2=0.7649,P0.001),经检验该模型具有较好的精确性和普适性,利用叶绿素计进行烤烟氮素营养监测是可行的。     

硝酸盐反射仪和SPAD法对玉米氮素营养诊断的比较

精准的营养诊断是了解作物氮素营养及推荐施肥的基础。本文在田间滴灌条件下利用SPAD叶绿素仪(SPAD-502 Plus)和硝酸盐反射仪(RQ flex10)两种诊断方法对玉米关键生育时期的氮素营养诊断进行研究,旨在筛选出适宜的诊断方法,并依据诊断值建立滴灌玉米不同生育时期的施肥模型。试验设置0 kg(N)·hm~(-2)(N0)、225 kg(N)·hm~(-2)(N225)、330 kg(N)·hm~(-2)(N330)、435 kg(N)·hm~(-2)(N435)和540 kg(N)·hm~(-2)(N540)5个施氮水平,在不同生育时期测定了玉米叶片SPAD值和叶鞘NO_3~-含量,并分别与施氮量、植株全氮含量、产量进行方程拟合,比较两种诊断方法对玉米氮素营养的响应。研究结果表明:1)玉米叶片SPAD值和叶鞘NO_3~-含量均随施氮量的增加而显著升高,且在拔节期对施氮量的响应最敏感。叶鞘NO_3~-含量对施氮量变化的响应较SPAD值大,其与施氮量及玉米产量的拟合度均高于SPAD值,说明硝酸盐反射仪法对滴灌玉米氮素丰缺的反应更灵敏。2)玉米全氮含量与叶片SPAD值呈显著线性关系,而与叶鞘NO_3~-含量则以线性加平台表示。当叶鞘NO_3~-含量小于186 mg·L~(-1)时,植株全氮与NO_3~-间呈显著线性相关;当叶鞘NO_3~-含量大于186 mg·L~(-1)时,植株全氮随NO_3~-含量增加趋于不变。3)本农作区滴灌玉米最佳经济施氮量为402.5 kg·hm~(-2),对应的玉米产量为17 049 kg·hm~(-2)。玉米拔节期、抽雄吐丝期和灌浆期的临界叶鞘NO_3~-含量分别为729.3 mg·L~(-1)、536 mg·L~(-1)和81.2 mg·L~(-1)。SPAD叶绿素仪和硝酸盐反射仪均可对滴灌玉米进行氮素营养诊断,但硝酸盐速测值能更敏感地反映氮素丰缺状况,基于硝酸盐反射法进行作物氮素营养诊断及推荐施肥具有较好的准确性与适用性。     

尿素浓度对喷灌夏玉米生长和产量的影响

喷灌施肥灌溉时叶片对尿素的直接吸收作用是提高氮肥利用率的潜在因素之一。以地面灌溉、尿素撒施处理为对照(CK),通过设置不同的尿素喷施浓度,研究夏玉米生理生态指标和产量的响应特征。结果表明,追施尿素后叶片相对叶绿素含量(SPAD)增加,但不同尿素喷施浓度处理的夏玉米株高、SPAD无显著差异(P>0.05)。尿素喷施浓度对叶面积指数(leaf area index,LAI)和产量的影响具有较大的年际变化,2017年不同尿素喷施浓度处理的产量差异达到了显著水平,尿素喷施浓度为0.146%处理的产量(12.5 t/hm^2)显著高于尿素喷施浓度≥0.178%处理的产量(11.3 t/hm^2),2018年尿素喷施浓度为0.188%处理的LAI在喷灌施肥后的一段时间内出现了显著降低。喷灌施肥后,叶片吸收尿素对光系统活性和光化学效率的影响与SPAD有关,2017年SPAD较高时,喷施尿素后光系统活性和光化学效率呈先减小后增大规律,且尿素喷施浓度≤0.146%处理的抑制作用仅发生在施肥后1 d,尿素喷施浓度≥0.178%处理的抑制作用持续至施肥后3~5 d;2018年SPAD较低时,与CK处理相同,喷施尿素后所有处理的光系统活性和光化学效率均呈先增大后稳定规律。与CK处理相比,施氮量小于等于CK的喷灌处理的产量和水分利用效率与CK处理无显著差异,但氮肥偏生产力显著高于CK处理,证明了喷灌施肥灌溉的可行性及其节肥、增产潜力。     

相对SPAD值用于不同品种夏玉米氮肥管理的研究

采用田间试验研究了不同氮肥处理、不同玉米品种及关键生育期间的SPAD值差异和基于相对SPAD阈值的氮肥管理对氮肥用量、子粒产量、氮肥利用率和土壤氮素变化的影响。结果表明,两品种玉米各关键生育期的SPAD值开始随施氮量的增加而显著增加,施氮量超过N 210 kg /hm2后不再显著增加;郑单958和冀农一号大喇叭口期的相对SPAD值与产量的关系符合线性加平台模型,其平台相对SPAD值分别为0.976和0.981;两玉米品种和不同生育期间的绝对SPAD值差异显著,利用相对SPAD值可消除品种和生育期间的SPAD值差异。玉米关键生育期追肥量和总施氮量均随预设相对SPAD阈值的增加而增加,基于相对SPAD阈值的氮肥管理能在保持高产的同时较农民习惯施肥显著降低氮肥用量、田间氮素表观损失和收获后土壤无机氮残留、提高氮肥利用率;本试验条件下,保持玉米高产高效的适宜相对SPAD阈值为0.95～0.98,此阈值管理下,郑单958和冀农一号的产量较农民习惯施肥没有降低,而氮肥用量降低了42%,氮肥回收利用率和农学效率分别增加了18.6、20.0个百分点和6.0、6.5 kg/kg。     

Systematic Measurement Methods for the Determination of the SPAD Values of Maize (Zea mays L.) Canopy and Potato (Solanum tuberosum L.)

Based on Soil Plant Analysis Development (SPAD) values, nitrogen (N) deficiency, nutrient need, and the effect of fertilizer treatments on crop conditions can be quickly estimated, but the method of SPAD measurement significantly affects the accuracy of estimation. In field experiments near Debrecen, Hungary, we measured the reliability and accuracy of SPAD measurements in maize and potato populations using a Minolta SPAD-502 meter (Minolta, Tokyo, Japan). The aim of our study was to determine which SPAD measurement methods are capable of detecting small differences in the SPAD values. During the examination of maize ear leaves, we determined the distribution of SPAD values along the leaf blade and then identified single- and multipoint measurement methods. By comparing the results of the measurement methods we established that the single-point-based measurements are less suitable for the determination of the average SPAD value of the leaf blade than the multipoint-based measurements. Also, we showed that the increase in the number of measurement points does not influence the accuracy of the measurement in the case of systematic measurement methods based on the distribution of SPAD values. Thus we recommend five-point measurements to obtain the average SPAD values of the ear leaves: the tip of the leaf blade and at one quarter and one half of the leaf blade from the base on both the right and left sides. From the measurements conducted in potato, we showed that the SPAD values change at every foliar level and that the measurements carried out on the middle foliar level provide the closest correlation with the average SPAD values of the leaf canopy. Based on these results, we recommend making measurements at different foliar levels or on the middle foliar level to determine the average SPAD value of the potato leaf canopy.     

华北地区采用无机氮测试和植株速测进行夏玉米氮肥推荐

A field experiment with a split-plot design was carried out at Dongbeiwang Farm in Beijing Municipality to establish reliable N fertilizer recommendation indices for summer maize (Zea mays L.) in northern China using the soil Nmin(mineral N) test as well as the plant nitrate and SPAD (portable chlorophyll meter readings) tests. The results showed that Nrnin sollwert (NS) 60 kg N ha^-1 at the third leaf stage and N rate of 40 to 120 kg N ha^-1 at the tenth leaf stage could meet the N requirement of summer maize with a target yield of 5.5-6 t ha^-1. Sap nitrate concentrations and SPAD chlorophyll meter readings in the latest expanded maize leaves at the tenth leaf stage were positively correlated with NS levels, indicating that plant nitrate and SPAD tests reflected the N nutritional status of maize well. Considering that winter wheat subsequently utilized N after the summer maize harvest, the 0-90 cm soil Nmin (74 kg N ha^-1) and apparent N loss (12 kg N ha^-1) in the NS60＋40 treatment were controlled at environmentally acceptable levels. Therefore NS60＋40, giving a total N supply of 100 kg N ha^-1, was considered the optimal N fertilizer input for summer maize under these experimental conditions.     

玉米叶片SPAD值、全氮及硝态氮含量的品种间变异

研究比较两种土壤肥力条件下,4个春玉米品种在喇叭口期至成熟期间叶片SPAD值、全氮及硝态氮含量的变异程度、及其与氮素积累和产量形成的关系,以期为不同品种植株的氮素营养测试指标的优化提供依据。结果表明,叶片SPAD值与产量、吸氮量及生物量呈显著相关,该值主要受氮肥水平影响,并因土壤肥力而变异。从喇叭口期至灌浆期间平均变异幅度为17.7%,但品种间变异很小,平均仅为4.3%。说明利用SPAD值诊断玉米氮素营养时,其诊断指标不需要因品种而调整,但需要因不同肥力而调整。在新立城低肥力条件下,喇叭口期(V12)和抽雄期(VT)的SPAD临界值指标分别为46.1和57.8;在德惠高肥力条件下,两个时期的SPAD值临界值较为接近,分别为59.9和60.3。植株叶片硝态氮含量在土壤肥力间及品种间变异均较大,变异幅度分别为43.1%和29.3%,且与产量、吸氮量及生物量的相关性均较差,不适于在大面积范围内单独作为玉米氮素营养状况的评价指标。     

利用叶绿素计(SPAD-502)诊断水稻氮素营养和推荐追肥的研究进展

叶绿素计(SPAD-502)在监测水稻氮素营养水平和及时提供追肥所需的信息方面有快速、简便、无损的特点,但其精度常受多种因素的影响。本文分析了影响利用SPAD-502叶绿素计诊断水稻氮素营养和推荐追肥精度的水稻品种、生育时期、测定叶位、测定叶片的位点、生态环境等因素。并综述了通过量化SPAD读数与氮的关系,提高诊断水稻氮素营养精度;通过量化SPAD读数与追肥关系,提高SPAD-502叶绿素计诊断法推荐施肥精度的研究现状;提出进一步提高利用SPAD-502叶绿素计诊断水稻氮素营养状况与推荐追肥精度尚需解决的几个问题。