滴灌玉米临界氮稀释曲线与氮素营养诊断研究

旨在建立宁夏引黄灌区滴灌玉米临界氮稀释曲线模型,探讨氮营养指数(NNI)用于实时诊断和评价玉米氮素营养状况的可行性,为实现滴灌玉米合理施用氮肥提供理论依据。以天赐19为试验材料,采用滴灌水肥一体化技术,设6个氮肥水平,利用2年定位试验构建并验证了临界氮稀释曲线模型。结果表明:(1)在一定范围内,滴灌玉米干物质积累量随施氮水平的提高而增加,根据方差分析结果,将玉米各生育时期的地上部生物量分为限氮和非限氮2类;(2)滴灌玉米植株氮浓度均随着施氮量的增加而提高,但随生育期的推进和地上部干物质量的增加,玉米植株氮浓度均呈下降趋势;(3)滴灌玉米临界氮浓度(Nc)、最大氮浓度(Nmax)和最小氮浓度(Nmin)稀释模型与地上部干物质累积量之间均呈现幂函数关系,其决定系数R2分别为0.982、0.907、0.918,利用均方根误差(RMSE)和标准化均方根误差(n–RMSE)的验证表明,该模型稳定性好,误差范围小;(4)氮素营养指数模型(NNI)可衡量滴灌玉米氮素营养状况,滴灌水肥一体化条件下,宁夏引黄灌区玉米以270kghm–2为最佳施氮量;(5)根据模型推算,NNI与相对吸氮量(RNupt)、相对地上部生物量(RDW)和相对产量(RY)均极显著相关。本研究所建立的滴灌玉米临界氮稀释曲线模型和氮营养指数模型,能够精准地预测水肥一体化条件下玉米小喇叭口期至成熟期的氮素营养状况,为优化玉米的氮素管理提供指导。     

内蒙古地区甜菜临界氮浓度稀释模型的构建及应用

甜菜是我国两大主要糖料作物之一,然而氮素过量或者不足不仅会影响甜菜产量和含糖量,而且过量的氮素还会造成一定的环境风险,如何判别甜菜的氮素营养在一个合理的范围对于保障甜菜产量、品质和减少环境风险具有重要意义。临界氮浓度稀释曲线是作物氮素营养诊断的基础,本研究的主要目的是构建我国甜菜临界氮浓度稀释曲线模型,并利用相应的氮素营养指数进行甜菜氮素营养诊断。研究于2017—2018年在内蒙古呼和浩特市和赤峰市进行了2个甜菜品种、不同施氮量的田间试验。在甜菜的苗期、叶丛生长期、块根膨大期、糖分积累期和收获期5个关键时期进行地上部叶片和地下部块根取样测定生物量和氮浓度,并计算出甜菜全株生物量和全株氮浓度。根据全株生物量和全株氮浓度建立临界氮浓度稀释模型和相应的氮素营养指数。结果表明,甜菜地上部生物量和地上部氮浓度以及全株生物量和全株氮浓度都是随着生育时期的推进呈现出负幂函数关系,基于地上部生物量和地上部氮浓度建立的临界氮浓度稀释曲线决定系数平均在0.45,而以全株生物量和全株氮浓度建立临界氮浓度稀释曲线决定系数平均在0.94,较前者有显著提高。以全株生物量和全株氮浓度建立临界氮浓度稀释模型更为合理,...     

东北特早熟棉区不同群体棉花氮临界浓度稀释模型的建立初探

 选用辽棉19号（生育期125 d）和新棉33B（生育期135 d）为材料,于2009年在东北特早熟棉区（辽宁辽阳,41°26'N,123°14'E）设置棉花种植密度（7.50万,9.75万,12.00万株·hm^-2）和施氮量（0,120,240,360,480 kg·hm^-2）试验,研究不同种植密度下棉花氮临界浓度的变化并建立东北特早熟棉区不同群体棉花氮临界浓度稀释模型。结果表明：不同种植密度下棉花氮临界浓度与地上部最大生物量间均符合幂函数关系（N=aW^-b）,模型参数 a ,b 值在不同种植密度下存在差异。同一品种生产相同生物量的需氮量随种植密度的增加而增大,而同一密度下生产相同的生物量新棉33B的氮素吸收量高于辽棉19号。基于氮临界浓度稀释条件下的异速生长参数,氮素营养指数以及动态氮素临界累积量等指标得到的东北特早熟棉区不同群体适宜施氮量的结果一致,表明9.75万株·hm^-2密度下240 kg·hm^-2施氮量为东北特早熟棉区最佳种植密度和施氮量。     

不同降雨状况下渭北旱地春玉米临界氮稀释曲线与氮素营养诊断

过量施氮、降雨变率大和水氮耦合差是渭北旱地春玉米生产中氮肥高效利用的主要难题。构建渭北旱地不同降雨状况下春玉米临界氮稀释曲线,分析采用氮营养指数NNI诊断和评价旱地玉米氮素营养状况的可行性,为实现旱地玉米因雨合理施氮提供理论依据。以郑单958和陕单8806为试验材料,设置5个施氮量处理, 2016—2017年5个施氮量处理分别为0、75、150、270和360 kg hm-2, 2018—2019年施氮量调整为0、90、180、270和360 kg hm–2,文中依次用N0、N1、N2、N3、N4表示。其中2016年和2018年降水状况表现为穗期多雨,花粒期干旱; 2017年和2019年降水状况表现为穗期干旱,花粒期多雨,利用4年田间定位施氮试验数据构建并验证2种降雨状况下旱地春玉米临界氮稀释曲线模型。结果表明:(1)增施氮肥显著提高了旱地春玉米地上部生物量和植株含氮量,不同施氮量处理间差异显著。2种降雨状况下春玉米临界氮浓度和地上部生物量均符合幂指数关系,但模型参数之间存在差异(a.穗期多雨:Nc=35.98DM–0.35;b.穗期干旱:Nc=35.04DM–0.23)。模型拟合的植株氮浓度和实际氮浓度线性相关,穗期多雨年RMSE和n–RMSE分别为1.03、5.75%,穗期干旱年分别为1.53、6.78%,模型均具有较好稳定性。(2)在试验施氮量范围内,不同生育时期NNI随氮肥用量增加而增大,不同降雨状况下最佳施氮量存在差异。渭北旱地玉米最适施氮方案为基施氮肥150～180kghm–2,穗期多雨年追施氮肥45～75kghm–2。(3)氮营养指数NNI与相对吸氮量(RNupt)、相对地上部生物量(RDW)和相对产量(RY)均极显著相关,穗期多雨年NNI为1.02时, RY获得最大值,为0.95;穗期干旱年NNI为1.08时, RY获得最大值,为0.92。本研究建立的旱地玉米临界氮稀释曲线和氮营养指数,能够精准预测2种降雨状况下旱地春玉米拔节期至完熟期的氮素营养状况,对玉米生育季氮诊断及指导精确施氮具有重要意义。     

豫中地区冬小麦临界氮稀释曲线与氮营养指数模型的建立

为了验证小麦临界氮稀释曲线在豫中地区的适用性,选择大穗型品种周麦16和多穗型品种豫麦49-198进行了连续3年(2011年10月至2014年6月)的田间定位试验,设置5个氮水平(纯氮0、120、180、240、360 kghm^-2),分别构建了小麦地上部生物量临界氮浓度稀释曲线模型和氮营养指数模型。结果表明,地上部生物量随着施氮量增加显著提高,而后趋于平缓;小麦临界氮浓度与地上部生物量符合幂函数关系,其R²分别为0.8203 (豫麦49-198, P<0.01)和0.7981 (周麦16, P<0.01),且模型在年度间具有较好的稳定性。根据模型得到的氮营养指数可以较好地评价小麦植株氮营养状况,且小麦氮营养指数和相对茎基部硝酸盐之间具有显著的线性相关。说明本文所构建的小麦临界氮浓度稀释模型适用于本地区,且可以用来估测小麦植株氮素盈亏水平。     

华北地区夏玉米临界氮稀释曲线和氮营养指数研究

为了验证玉米临界氮稀释曲线在我国华北地区的适用性,探讨以氮营养指数评价玉米氮营养状况的可行性,以郑单958为材料,设置5个氮肥处理(0、60、120、180和240 kg N hm^-2),利用2年定位试验数据研究了夏玉米临界氮稀释曲线和氮营养指数。结果表明,一定范围内随着施氮量增加,地上部生物量(W)显著增长。玉米各生育时期不同氮肥处理的生物量和氮浓度数据可经统计分析分为限氮和非限氮两组,据此计算各生育时期临界氮浓度(N_c)并建立了夏玉米临界氮稀释曲线模型(N_c = 34.914W^-0.4134),模型参数与已有报道具有较好的相似性。根据模型推算的氮营养指数与相对氮累积量、相对地上部生物量和相对产量均具显著相关性。因此,利用临界氮稀释曲线和氮营养指数可以预测华北地区夏玉米植株临界氮含量和表征植株氮营养状况。     

基于临界氮浓度稀释模型的棉花开花后氮动态需求定量诊断研究

在大田栽培条件下,于江苏南京(长江中下游棉区)和河南安阳(黄淮棉区)设置棉花氮素水平试验,依据Justes的临界氮浓度稀释曲线确定方法,确立了开花后棉花地上干物质临界氮浓度稀释模型,以此为基础,建立了棉花开花后动态氮吸收、累积、临界需求量及氮累积亏缺的定量诊断模型。结果表明,安阳、南京2试点的棉株地上干物质氮浓度均随施氮水平的提高而增加,随开花后棉花生育进程的延后而降低,安阳试点不同施氮水平间棉株地上干物质氮浓度值的差值明显小于南京。临界氮浓度稀释模型为CNFNC=aⅹDM_M^-b(安阳:a=3.837,b=0.131,南京:a=2.858,b=0.131),参数a的差异表明在达到同样的生物量条件下,安阳试点的氮吸收能力大于南京。棉花开花后动态氮吸收速率、累积、临界需求量及氮累积适宜度的定量诊断模型可精确定量描述不同施氮水平棉花从开花至吐絮以日为时间步长的干物质增长速率、氮吸收速率、氮累积量。施氮水平对地上干物质瞬时增长速率有较大影响,施氮水平过低或过高时其增长速率均下降。棉株日氮吸收量和总氮累积量均随施氮量的增加而增加,但棉株对氮的容纳有一定的限度。通过对比2试点氮累积量与临界需氮量差值的动态变化,认为安阳试...     

8个鲜食型甘薯品种的氮营养差异研究

在田间试验条件下,以不同鲜食型甘薯为试材,研究了施氮对8个鲜食型甘薯品种产量、氮素积累量和氮效率的影响。结果表明,施氮可提高甘薯地上部生物量,供试的8个甘薯品种薯块产量平均值表现为N90>NO>N135,在3个氮水平下薯块产量相对较高的品种是黄皮苏薯8,较低的品种是济薯21;施氮能提高甘薯整株氮素积累量,但不同鲜食型甘薯品种的薯块氮素积fir.量对施氮的响应也不尽相同。8个甘薯品种的氮素干物质生产效率、氮素利用效率和氮效率基本表现为随施氮量的增加而减小,而氮素吸收效率的总体趋势是随施氮量的增加先减小后增加。根据研究结果将鲜食型甘薯的氮效率划分为5种类型。     

棉花花后果枝叶生物量和氮累积特征及临界氮浓度稀释模型的研究

在大田栽培条件下,于江苏南京（长江流域下游棉区）和河南安阳（黄河流域黄淮棉区）设置了棉花施氮水平试验,依据Justes的临界氮浓度稀释模型确定方法,研究棉花花后果枝叶临界氮浓度稀释模型及其与棉花产量的关系。结果表明, 花后棉花果枝叶的生物量增长和氮吸收累积均受施氮水平的影响,其动态变化符合S型曲线,氮累积的快速起始时间较干物质早2~4 d;棉花产量与果枝叶氮浓度关系密切,氮浓度过高或过低均不利于产量形成,花后果枝叶存在氮奢侈消费现象;棉花花后果枝叶氮浓度随施氮量的增加而增加、随生育进程而降低,其干物质累积量与氮浓度间符合幂函数关系,2试点果枝叶氮稀释曲线模型形式相同,但参数不同,不同气候区域存在独立的果枝叶氮临界、最高和最低稀释曲线模型;根据果枝叶氮浓度与产量间的关系,安阳、南京2试点,棉花果枝叶在盛花期和吐絮期的适宜氮浓度分别为4.93%、3.70%和3.33%、3.01%。临界氮稀释曲线的氮营养指数和异速生长模型对果枝叶氮营养状况的诊断与此相符。临界稀释模型具有明确的生物学意义,可以作为定量诊断果枝叶氮营养动态变化的指标之一。     

聚磷酸铵水溶肥对设施番茄产量、品质、氮素吸收及利用的影响

为明确新型肥料聚磷酸铵水溶肥对设施番茄适宜的施用量,采用田间小区试验,研究了聚磷酸铵水溶肥施氮量对秋冬季设施番茄产量、品质、氮素吸收与分配、土壤氮素平衡及氮肥利用率的影响。结果表明,番茄产量与施氮量呈二次多项式关系,施氮量为137.8 kg/hm~2时产量最高;施氮量在0~116 kg/hm~2时,随着施氮量的增加单果重增加,当施氮量超过116 kg/hm~2时,单果重随着施氮量的增加反而呈下降趋势。番茄品质的各个指标均表现出随施氮量的增加先增加后降低的趋势,得到适宜施氮量为116 kg/hm~2。各个不同施氮量处理之间番茄根和茎的氮吸收量差异不显著;番茄叶、果实和全株的氮吸收量随施氮量的增加先增加后降低,呈二次多项式关系,经拟合,获得番茄果实和全株氮吸收量适宜的施氮量分别为71.39~84.39 kg/hm~2。氮肥利用率最高的施氮量为116 kg/hm~2,该处理的氮素表观损失为113.75 kg/hm~2。综合分析,该试验条件下,秋冬季设施番茄产量为41 t/hm~2时,聚磷酸铵水溶肥的适宜施氮量是116 kg/hm~2,其氮肥利用率为27.6%。     

基于叶片SPAD的棉花氮营养指数估算研究

为了探究不同施氮处理对棉花叶片SPAD值、生物量和氮营养指数(NNI)的影响,通过两年田间试验,设置5个施氮水平（即0、120、240、360、480 kg/hm²）,开展棉花叶片SPAD值、氮素吸收分配规律和生物量变化的研究。研究结果发现：棉叶SPAD值随施氮量增加呈增加趋势,在N4处理下获得最大值;建立棉花氮浓度稀释模型：N_c=3.02W_max^-0.24,分析表明棉叶SPAD与NNI之间呈正相关关系,相关系数R²为0.05~0.74;经验证,棉花不同生育时期的模型模拟性能较好,出苗后97天时相关系数达到最大。棉花叶片SPAD值与临界氮浓度存在显著的正相关关系,可以作为棉花氮营养诊断的指标。     

Study on Hyperspectral Diagnosis of Nitrogen Nutrition Index among Different Cotton Varieties under Drip Irrigation

[Objective] To explore the feasibility of rapid and accurate diagnosis of nitrogen nutrition index investigeted nitrogen nutrition index and hyperspectral index in different varieties of drip irrigation cotton. [Method] Five cotton varieties with different characters were selected as the research object under different fertilization conditions, the correlation between nitrogen nutrient index and 17 spectral indices was explored. Then the diagnosis model of nitrogen nutrition was established and verified. [Results] The difference of nitrogen nutrition index among different cotton varieties of drip-irrigation was significant, the hybrid cotton could approach the best condition of nitrogen nutrition level more quickly. In the multiple regression model of nitrogen nutrition index based on hyperspectral analysis, Lumianyan 24 had the highest R², which reached the high level of 0.8. The precision of the model established by Lumianyan 24 was the highest under two years' data verification. [Conclusion] The hyperspectral monitoring model based on nitrogen nutrition index can be used to monitor nitrogen nutrient status of plant. The results of this experiment can provide theoretical basis for precision fertilization in later stage agriculture.     

氮肥运筹对弱筋小麦宁麦9号群体结构和 产量的影响

为给弱筋小麦优质高产氮肥的精量确定提供科学依据,以弱筋小麦宁麦9号为材料,研究了氮肥不同基追比对其群体结构和产量的影响。结果表明：小麦籽粒产量、茎蘖成穗率、最大叶面积指数、成熟期生物产量和花后干物质积累量与拔节期追氮比例均呈极显著二次曲线关系;成穗数、茎蘖成穗率、最大叶面积指数、成熟期生物产量和花后干物质积累量与产量呈显著或极显著正相关关系。弱筋小麦实现6100kg/hm2以上产量水平的氮肥运筹技术,即在总施氮量为225kg/hm2条件下,采用追肥在拔节期一次施用,以氮肥基追比6：4和5：5为弱筋小麦宁麦9号最佳氮肥运筹方案,该群体各项质量指标均较为合理,形成了高效群体,成穗数为477~486万/hm2,茎蘖成穗率为48.6%~48.9%,最适宜叶面积指数为6.92~7.08,成熟期生物产量和花后干物质积累量分别为14460~15330kg/hm2和4455~4515kg/hm2。