棉株氮营养状况评估方法的比较研究

在田间和温室条件下分别用传统的硝化测氮法与叶绿素仪(SPAD.meter)和Cardy.NO3-nitrate.meter两种便携式氮素测定仪对棉花花铃期氮素营养状况进行了评估和跟踪。结果表明,传统的硝化测氮法测得的叶片全N和叶柄NO3--N含量和叶绿素仪(SPAD.meter)及Cardy.NO3-nitrate.meter的读数都反应出大田生长的棉株叶片和叶柄的含氮量因施氮水平、棉桃载荷和后期施用叶面氮肥而不同。在较高施氮水平下,单株棉桃数较少(即低载荷)以及叶面施用氮肥的棉株叶片和叶柄的含氮量明显高于其它处理,且叶绿素仪(SPAD.meter)和Cardy.NO3-nitrate.meter的读数与叶片的全N百分数和叶柄NO3--N含量存在显著的正相关,其相关系数在大田条件下平均为0.70;温室条件下平均为0.90。     

基于多光谱图像技术的番茄营养素诊断模型

为了快速、准确估测番茄营养水平和生长状态,利用多光谱图像分析技术研究了温室番茄营养素含量和图像特征的相关性。在日光条件下采集了温室番茄叶片多光谱图像,并采用多尺度Retinex算法有效地解决了叶片平整度差异造成的图像质量退化问题。从颜色模型、比值植被指数和归一化差值植被指数出发,自定义了49个多光谱图像特征参数。结合相关性分析和系统聚类分析消除了多光谱图像特征参数的多重共线性,并提取了4个能反映叶绿素含量(SPAD指数)和全氮含量预测模型,其中SPAD指数模型的决定系数(R2)为0.8668,均方根误差(RMSE)为3.997;全氮模型的R2为0.7284,RMSE为0.5130。     

不同品种油菜氮效率差异及其生理基础研究

采用盆栽土培试验，以氮胁迫与正常供氮条件下的子粒产量比值作为氮效率系数，探讨了不同品种油菜氮效率差异及其生理基础。结果表明，供试5个油菜品种的氮效率有显著差异，其氮效率系数的变化范围是0.37~0.69。在氮胁迫条件下，氮高效品种的植株含氮量与氮素累积吸收量、叶片叶绿素含量与硝酸还原酶活性、茎叶可溶性糖含量与硝态氮再利用量高于氮低效品种。在正常供氮条件下，高潜力品种的植株含氮量低于低潜力品种，但由于其生物量较高，氮素累积吸收量并不低于低潜力品种，甚至苗期的氮素累积吸收量高于低潜力品种；高潜力品种的叶片叶绿素含量与硝酸还原酶活性、茎叶可溶性糖含量与硝态氮再利用量高于低潜力品种。说明上述4种生理指标均可作为评价油菜氮效率及增长潜力差异的间接指标。     

玉米苗期冠层多光谱反射率反演与叶绿素含量诊断

为了探索玉米苗期叶片叶绿素含量指标的快速、非破坏性估测方法,该文运用多光谱图像技术对大田玉米苗期叶绿素含量指标进行快速无损的诊断研究。大田试验中,采用2-CCD多光谱图像采集系统获取大田玉米苗期的冠层多光谱图像,并同步采集漫反射灰度板的多光谱图像。为消除光照对图像采集质量的影响,准确将不同光照条件下的玉米冠层图像数据转换为其叶面反射率数据,标定试验中采用一块4个不同灰度级的满足朗伯面条件漫反射灰度板,建立了叶片光谱反射率同图像灰度值之间的线性反演公式,并与大田试验中漫反射灰度板的多光谱图像建立了玉米冠层图像灰度值的校正公式。对玉米苗期冠层多光谱图像进行处理,提取出玉米冠层B、G、R、NIR(中心波长分别为470,550,620,800 nm)4个波段归一化平均灰度值。通过灰度值的校正公式得到校正后的归一化平均灰度值,由线性公式反演出R、G、B、NIR 4个波段的平均反射率值,并计算4种常见光谱植被指数(RNDVI、RNDGI、RRVI和RDVI),采用最小二乘-支持向量回归(LS-SVR)建立植被指数同叶绿素含量指标的拟合模型。结果表明:植被指数RNDVI、RRVI和RDVI和玉米冠层叶绿素含量指标拟合验证集决定系数R2为0.56,达到了较为理想的拟合结果。证明通过漫反射灰度板对玉米冠层多光谱图像建立反射率反演校正模型的方法是可行的,这一方法为快速无损检测玉米苗期叶绿素含量指标提供了支持。     

添加硝化抑制剂双氰胺对油菜生长及品质的影响

在盆栽条件下,研究了尿素中添加硝化抑制剂DCD为施入纯氮量的1%、2%、3%、4%、5%不同剂量时对油菜生长和品质的影响。结果表明,添加DCD能显著提高油菜产量并降低植株体内硝酸盐含量,其增产幅度为22.77%～33.50%,硝酸盐含量降低14.90%～30.51%,同时不同程度提高了油菜Vc、全氮、全磷含量。植株可溶性糖含量在DCD3%用量范围内呈上升趋势,用量大于4%时呈一定下降趋势。油菜吸氮量和氮素利用率在DCD3%水平达到最高。     

应用多酚–叶绿素仪监测棉花氮素营养状况研究

  【目的】  通过田间试验,研究使用多酚–叶绿素仪对棉花进行快速无损氮素营养诊断适宜的指标。  【方法】  田间试验在新疆石河子市进行,设3个施氮处理,分别为施纯N 0、180和240 kg/hm2,分别用N0、N180和N240表示。所有氮肥分5次随滴灌施入,每次施肥后3天,利用多酚–叶绿素仪 (Dualex-4) 和SPAD叶绿素仪分别测定20株棉花叶片的氮平衡指数 (NBI)、Chl值和SPAD值,同步采样测定棉花叶片全氮含量,及0—20 cm、0—40 cm和0—60 cm土层硝态氮含量。  【结果】  随着施氮量的增加棉花叶片全氮含量和土壤硝态氮含量均显著增加。其中,0—40 cm土层硝态氮含量与棉花叶片全氮含量关系最密切。增加氮肥施用量,棉花叶片氮素营养诊断指标NBI、Chl值和SPAD值均显著增加。棉花叶片NBI、Chl和SPAD与叶片全氮含量均呈极显著正相关关系,且相关系数 (r) 均达到0.8以上。相关性模型校验结果表明,棉花叶片全氮含量实测值与预测值的平均相对误差 (RE) 分别为–4.0% (NBI)、–3.1% (Chl) 和–5.7% (SAPD)。其中,氮平衡指数 (NBI) 模型对棉花叶片全氮含量的预测精度最高,与实测值的相关系数达到了0.9143,平均绝对百分比误差 (MAPE) 为6.91%;标准均方根误差 (nRMSE) 为8.21%。棉花叶片NBI、Chl和SPAD与土壤硝态氮的模型决定系数表现为NBI > Chl > SPAD。模型校验分析表明,NBI模型与0—40 cm土层硝态氮实测含量的相关性最高,相关系数为0.9116,预测值与实测值的MAPE和nRMSE分别为14.11%和17.88%。  【结论】  应用多酚–叶绿素仪监测棉花氮素营养,氮平衡指数 (NBI) 与棉花叶片氮含量和0—40 cm土层硝态氮含量的相关性最高,预测值与实测值的误差仅为6.91%和14.11%,可以满足膜下滴灌条件下棉花氮素营养的快速诊断需求。     

脲酶抑制剂NBPT对油菜生长及品质的影响

在盆栽条件下研究尿素中添加脲酶抑制剂NBPT为纯氮施入量的0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,2.5%时对油菜(Brassica campestris L.)生长和品质的影响。结果表明,添加NBPT能显著提高油菜生物产量28.3%～33.7%,降低植株体内硝酸盐累积量4.2%～32.6%,同时可不同程度提高植株全氮含量、吸氮量以及氮肥利用率。油菜Vc含量在NBPT1.0%用量时达到最高,吸氮量和氮肥利用率均在NBPT0.5%水平达到最佳,同时又未显著降低Vc和可溶性糖含量。因此,从经济效益考虑,推荐NBPT0.5%用量为本试验条件下的最佳用量。     

油菜NO3-的吸收、分配及氮利用效率对低氮胁迫的响应

【目的】探究油菜NO3-的吸收、分配和对低氮胁迫的响应及其氮利用效率，为理解油菜在不同低氮胁迫下相关生理变化及其氮素利用效率提供科学依据。【方法】以常规油菜品种814为研究材料，采用砂培试验，在正常供氮水平（10 mmol/L）和低氮胁迫水平（3 mmol/L、1 mmol/L）下，研究油菜的根系特性、蒸腾作用对低氮胁迫的响应及其氮素吸收效率，并研究油菜NO3-的运输分配与同化对低氮胁迫的响应及其氮素利用效率。【结果】与正常供氮处理（10 mmol/L）相比，低氮胁迫处理（3 mmol/L、1 mmol/L）的油菜NO3-含量、全氮含量均显著下降，但（NO3-）叶/根、（全氮（%））叶/根显著升高，植株根系干物质重、根系吸收面积均显著下降，但根冠比显著升高。油菜植株在低氮胁迫下气孔导度和蒸腾速率显著增加，一方面促进植株对NO3-的捕获，另一方面也促使更大比例的NO3-分配在植物的地上部分，但植株的水分散失加剧，水分利用效率显著下降。低氮胁迫处理油菜根和叶中NR、GS活性与正常供氮处理之间的差异不显著或有增加，其叶绿素含量、光合速率均显著下降，但光合氮素利用率显著升高。【结论】在低氮胁迫条件下，油菜植株的氮素和干物质累积均显著下降，但NO3-在植株的地上部分分配比例的增加以及光合氮素利用率的升高促使植株的氮素利用效率显著提高。     

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。     

采用灰板校正的计算机视觉预测棉花叶绿素含量

为了提高计算机视觉技术对棉花叶绿素含量的预测精度,该文应用计算机视觉识别方法,采用灰板校正图像亮度差异,对不同水分背景下棉花叶片叶绿素含量进行预测。结果表明,光谱特征参数DGCI (dark green color index)、R-B与叶绿素含量之间存在极显著线性关系,未使用灰板校正图像的DGCI、R-B与叶绿素含量的相关系数分别为0.8857和-0.8726,使用灰板校正归一化处理后的相关系数分别为0.9073和-0.9016,灰板校正后提高了参数与叶绿素含量的相关性。比较参数DGCI、R-B在校正前后对叶绿素含量的预测精度,结果显示校正后的DGCI、R-B建立的模型预测精度高于校正前,校正后参数DGCI的预测精度大于R-B。采用校正后参数DGCI建立的Chl. a+b预测方程,其预测值与叶绿素实测值间均方根误差和相对误差分别为0.1200和5.28%,决定系数为0.8812,预测精度较高。应用计算机视觉技术预测不同水分处理下棉花叶绿素含量具有可行性,使用灰板校正后参数DGCI可以作为快速无损预测棉花叶绿素含量的最佳参数。     

基于多光谱视觉技术的油菜水分胁迫诊断

针对油菜水分胁迫的的无损探测,研究了利用多光谱图像对油菜含水率进行定量分析的方法.采用中值滤波法对图像进行预处理;利用二维最大信息熵阈值分割法对多光谱图像进行背景分割;对油菜冠层多光谱图像的均值和比值特征进行了提取,发现560 nm处的可见光图像,960、8110 nm处的近红外图像均值特征和960 nm/810 am...     

基于冠层高光谱参数的水稻叶片碳氮比监测

叶片碳氮比反映了植物碳氮代谢的相对强弱,对诊断和调节植物生长与产量形成具有重要作用。该文基于不同水稻品种和不同施氮水平下2 a的田间试验,系统分析了不同生育时期水稻叶片碳氮比与对应冠层高光谱反射特征的定量关系。结果表明,叶片碳氮比与拔节后不同生育时期冠层原始反射率的相关性趋势一致,与可见光波段（350～742 nm）极显著正相关,与近红外波段（750～1143 nm）极显著负相关。8个参数与2个品种不同生育时期的叶片碳氮比均有较好的相关性。通过比较模型的拟合决定系数（R2）和预测标准误（SE）,确定672 nm的归一化吸收深度（ND672）与冠层叶片碳氮比（LCNR）的线性回归方程为水稻冠层叶片碳氮比的最佳监测模型。模型经过不同生育时期数据的交叉测试和独立试验资料的检验,得出对冠层叶片碳氮比的预测精确度范围为0.687～0.986,准确度为0.907～1.126,相对跟均方差为7.07～18.25,表明水稻冠层高光谱特征可以用来定量估测不同栽培条件下叶片碳氮比的变化状况。     

不同施氮水平对返青期水分胁迫下冬油菜 补偿效应的影响

为确定甘蓝型冬油菜在返青期水分胁迫条件下的适宜施氮量及其对水分胁迫的补偿效应,本文采用桶栽试验方法,在返青期设置每桶施纯氮0 g(N0)、0.2 g(N1)、0.4 g(N2)、0.6 g(N3)和0.8 g(N4)5个施氮水平(折合为0 kg·hm~(-2)、30 kg·hm~(-2)、60 kg·hm~(-2)、90 kg·hm~(-2)、120 kg·hm~(-2))及水分亏缺(D,土壤含水率为50%~55%田间持水率)和充分供水(W,土壤含水率为70%~80%田间持水率),研究施氮量对返青期水分胁迫后复水冬油菜生长指标、叶绿素含量、光合速率、籽粒产量和水分利用效率的补偿效应,并对不同处理下各指标利用主成分分析进行评价。结果表明,在相同水分条件下,地上部干物质量、叶绿素含量、光合速率、籽粒产量和水分利用效率均随施氮量的增加呈先增加后降低的趋势,并在N3达到最大。返青期干旱胁迫后复水,各施氮处理冬油菜的地上部干物质量、叶绿素含量、光合速率、产量及产量构成均表现出一定程度的补偿效应,补偿效果随施氮量的增加先增加后降低,在N3施氮量下补偿效果最好。在N3施氮水平下,D处理冬油菜的各生长指标、叶绿素含量和籽粒产量均与W处理无显著差异,表现为等效补偿效果;而D处理冬油菜初花期的光合速率显著大于W处理,表现为超补偿效果。N3D处理的产量比N3W处理降低2.2%,水分利用效率提高3.8%。氮肥偏生产力和油菜籽粒的含油率均随施氮量的增加而降低;油菜籽粒的蛋白质含量随施氮量的增加而增加。与N0相比,2种水分处理下N3的平均氮肥偏生产力降低6.2%,籽粒含油率降低13.0%,但产量提高87.6%,水分利用效率提高32.9%,籽粒的蛋白质含量提高24.6%。对各指标进行主成分分析发现,N3D处理的主成分分析综合得分最高。由此可见,N3D处理对促进冬油菜生长,提高产量和水分利用效率,保证品质的综合效果最好。     

不同生育期冬小麦光谱特征对叶绿素和氮素的响应研究

研究测定了不同施氮水平条件下冬小麦冠层在七个典型生育期叶片叶绿素、地上部分全氮含量以及冠层光谱,分析了单波段反射率、可见光和近红外波段组合而成的归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)与相应时期叶片叶绿素和地上部分全氮含量的相关性。结果表明,施氮量增加,两个农学参量、冠层近红外波段反射率都随之增加,但当施氮量增加到300kg hm-(2一次性施入)时,上述各项指标均降低;整个生长期中孕穗期在近红外区域反射率最高,与可见光波段反射率相差最大;除分蘖期外,其它时期单波段510nm～1100nm反射率、NDVI、RVI与叶绿素和全氮含量显著相关,植被指数的相关性较单波段高,且从分蘖期到乳熟期,相关性逐渐增强;整体来讲,可见光中560nm、660nm和近红外760nm、1100nm和1200nm组合的NDVI在各生育期与两个农学指标的相关性较好,选择NDVI(560,760)可以准确拟合叶片叶绿素和地上部分全氮含量。     

冷型小麦氮素吸收积累特性的研究

2002至2004年,通过田间小区试验,研究了4种施肥条件下(不施肥、单施磷肥、单施氮肥和氮磷配施)冠层温度持续偏低的冷型小麦氮素吸收积累特性。供试小麦品种为小偃6号、陕229、NR9405和9430,前两者为冷型小麦品种,后两者为暖型小麦品种。结果表明,花前冷型小麦叶片具有较高的氮素积累量;花后氮素吸收积累量在单施磷肥、单施氮肥和氮磷配施条件下比暖型小麦分别高168.6%、144.6%和217.4%。成熟期冷型小麦子粒中氮素积累量大,功能叶片中氮素残留量多。冷型小麦叶片较高的氮素含量为维持叶片较高的光合速率奠定了良好的氮营养基础;花后氮素吸收积累量较多的特点,与冷型小麦灌浆结实期具有较高的代谢生理活性,根系吸收氮能力强有密切关系。     

Soil Properties as Influenced by Incorporation of Crop Residues

Chemical transformation,nutrient release and changes in the energy content of decomposing rape,sunflower and soybean residues confined in buried fiberglass bage were assessed in a laboratory study during a 340-day incubation period.The organic C decreased by about 70% while total N,after initial decay,remained almost constant for each type of residue.The NH4^ -N was progressively oxidized and,consequently,the NO3^-N increased.The C/N ratio narrowed with loss of C.Hemicellulose,cellulose and lignin decreased with different trends for each crop residue.The energy content,was reduced to about 25% in rape,30% in sunflower and 20% in soybean residues.Total P,K,Ca and Mg contents decreased for each type of residue The results suggest that the three residues could imporve the nutrient pool of the soil.     

基质栽培番茄营养液中氮、钾最佳浓度研究

【目的】合理的氮、钾养分供给是提高番茄生长及果实品质的重要措施，本文研究了滴灌营养液中不同的氮、钾养分供给水平对基质栽培番茄生长及果实品质的影响，为优化基质栽培番茄的营养液配方，确定最佳的氮、钾养分浓度，实现养分供给的精量化管理提供科学依据。【方法】以沙∶珍珠岩比例为1∶2配置栽培基质，用于温室中番茄栽培，以番茄‘A20’为试材，进行了水培试验。采用2因素 (氮、钾) 5水平响应面中心复合设计，滴灌营养液中氮浓度的基础值为244 mg/L，试验设计步长为120 mg/L；钾浓度的基础值为313 mg/L，试验设计步长为150 mg/L。调查了番茄叶片叶绿素含量、净光合速率、单株产量、果实可溶性糖含量、可滴定酸含量、糖酸比、维生素C含量和番茄红素含量。【结果】随着滴管液中氮浓度从74 mg/L增加到414 mg/L，番茄产量、叶片叶绿素含量、叶片净光合速率、果实可溶性糖含量、糖酸比、番茄红素含量和果实维生素C含量均呈先增后减的趋势。随着营养液中钾浓度从101 mg/L增加到525 mg/L，果实可溶性糖含量、糖酸比和维生素C含量持续增加，番茄产量、叶绿素含量、净光合速率、番茄红素含量均先增后减。此外，通过建立各指标与氮钾二因子的二次回归方程发现，氮素是叶绿素含量、净光合速率和单株产量的主要影响因子，钾素是果实可溶性糖、可滴定酸、糖酸比、维生素C和番茄红素含量的主要影响因子。氮、钾互作显著影响番茄产量和叶片叶绿素含量；充足的钾营养供给可以促进植株对氮素的吸收与同化，提高叶片叶绿素含量，利于产量提高；适量的氮素供应有利于钾素的吸收与利用，促进产量的进一步提高。采用主成分分析方法对8种配施方案下番茄产量和品质的综合性能进行评价，结果显示营养液中氮、钾浓度分别为N 378 mg/L、K 391 mg/L时为最优配方方案，且番茄叶片净光合速率达到最大值。【结论】在沙子和珍珠岩1∶2 (v∶v) 为基质的番茄无土栽培条件下，滴灌营养液中氮、钾浓度分别为N 378 mg/L和K 391 mg/L时，番茄产量和品质的综合性能达到最优，该方案可在生产实践中为基质栽培番茄营养液精确管理提供一定的借鉴意义。