基于数码图像的棉花叶片氮含量估测研究

为了探究利用数码图像处理技术诊断棉花氮素营养的最佳图像特征参数和最佳叶位,以‘新陆早53号’为材料,使用智能手机获取棉花不同叶位叶片图像,利用数字图像处理技术提取叶片图像颜色和纹理特征参数,分析叶片氮含量和特征参数的相关性,构建基于不同图像特征参数的氮含量估测模型。结果表明：颜色特征参数r、G/(B+R)、G/B和纹理特征参数COR、ASM与叶片氮含量相关性较好,相关性系数(r)均大于0.55。基于颜色-纹理综合特征参数构建的氮含量估测模型均优于基于颜色或纹理特征参数所建模型,其中倒4叶氮含量估测模型最优,模型决定系数(R²)为0.875、均方根误差(RMSE)为1.324、相对误差(RE)为8.09%。因此,利用数字图像处理进行棉花氮素营养诊断时,应选择的最佳图像特征参数为r、G/(B+R)、G/B、COR、ASM,应选择的最佳叶位为棉花倒4叶。     

电阻抗图谱法与电导法测定枣树枝条抗寒性的相关性

选育抗寒性强的品种是避免枣树受到低温气候伤害的最有效方法,因而,探寻测定枣树抗寒性的合适方法非常重要。以7个品种枣树1年生枝条为材料,利用电导率(EL)法和电阻抗图谱(EIS)法测定其抗寒性。研究了低温胁迫下枣树枝条EIS参数（单分布电路元素电阻率r、r₁;胞外电阻率r_e;胞内电阻率r_i;弛豫时间τ;弛豫时间分布系数ψ）的变化,并对比分析了2种方法测定枣树抗寒性结果的相关性,以期确定快速测定枣树抗寒性的最佳参数。结果表明：在低温胁迫下,随着处理温度的降低,枣树枝条的各EIS参数均减小。通过EIS参数胞外电阻率r_e和弛豫时间τ拟合估算的抗寒性与EL法测定的抗寒性呈显著正相关,相关系数分别为0.840和0.879。结果表明冷冻处理后EIS参数r_e和τ可以作为测定枣树抗寒性的参数。采用EIS法测定抗寒性省时、不需要温育、不破坏植株,具有更大的优越性。     

棉花主茎叶SPAD值与氮素营养诊断研究

选用美棉33B和泗棉3号两个叶色深浅差异明显的品种,设置氮素水平（0、120、240、360和480 kg hm^-2纯氮）试验,研究棉花主茎叶SPAD值的叶位分布,对棉花进行氮素营养诊断。结果表明,棉花主茎顶部4张定型叶片的SPAD值对施氮水平反应的敏感程度存在显著差异,随施氮量增加,棉花主茎顶1、2、3、4定型叶SPAD值的大小位次发生明显变化,其中以顶1定型叶对施氮量增加的响应最为敏感,顶4定型叶最为迟钝。利用顶1定型叶与顶4定型叶SPAD值的相对差值,可较精确地诊断棉花的氮素营养水平,并能克服品种和生育时期不同的影响,是一种具有普适性的棉花氮素营养诊断指标。     

不同氮素水平对甜菜氮代谢酶和可溶性蛋白含量的影响

为了筛选合适的氮素施用量,研究氮素营养和氮素同化关键酶的关系,以尿素为氮源,采用HI003为试材,研究了不同的施氮水平对甜菜叶片、块根中可溶性蛋白含量、硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性的影响。结果表明：叶片中,硝酸还原酶的活性随着施氮水平的提高而增加,但是超过 200 kg/hm²酶活性下降;块根中硝酸还原酶活性在0~120 kg/hm²随着施氮量增加而上升,超过 160 kg/hm²酶活力下降。叶片、块根中,整个生育期施氮肥处理增加了谷氨酰胺合成酶活性。试验中发现施氮量和生育期早期的叶片中硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性呈显著正相关。施氮量和甜菜叶片可溶性蛋白含量在7月15日和9月15日呈显著正相关;在生育期内,氮素水平和块根中的可溶性蛋白含量呈极显著正相关。     

不同供氮水平对春玉米干物质积累及氮素吸收利用的影响

为了掌握玉米适宜施氮量,研究不同供氮水平对春玉米干物质积累和氮素吸收利用的影响。本研究采用田间小区试验的方法,设置0、120、240、360 kg/hm² 4个施氮水平,研究了玉米各器官干物质吸收积累、氮素吸收利用及产量的变化。结果表明,不同供氮水平下春玉米干物质积累和氮素吸收均符合Logistic方程[y=K/(1+ae^bx)],氮肥施用量可明显影响干物质最大积累速率和氮素最大吸收速率,各施氮水平下均表现为N₃₆₀＞N₂₄₀＞N₁₂₀＞N₀。玉米产量随施氮量的增加而增加,施氮量为360 kg/hm²时,玉米产量最高,达10081.5 kg/hm²,但相较N₂₄₀玉米增产效果并不显著,同时氮肥利用率较N₂₄₀降低15.5%。本试验条件下,综合考虑产量和氮素利用效率两因素,施氮量240 kg/hm²为玉米最佳氮肥用量。     

三熟制油菜秸秆还田条件下施氮量对早稻产量形成和氮肥利用率的影响

为明确油-稻-稻三熟制油菜秸秆还田条件下早稻的适宜施氮量,2017-2018年以超级常规早稻中嘉早17为材料,设置0、75、120、165、210kg/hm ²等5个施氮量,探究油菜秸秆还田条件下施氮量对早稻产量形成及氮素吸收利用的影响。结果表明：在油菜秸秆还田条件下,适宜施氮量有利于早稻分蘖成穗,灌浆期维持较高的叶面积指数、光合势和干物质积累量,同步增加单位面积有效穗数和保持较多的每穗粒数,从而扩大总库容量。在施氮量为165kg/hm ²时早稻即可达到较高产量,同时维持较高的氮肥吸收利用率。采用线性加平台模型拟合得出最佳施氮量,2017和2018两年分别为155.91、160.37kg/hm ²,产量潜力分别达8 241.17和8 387.32kg/hm ²。     

施氮量对小麦花后氮素分配及氮素利用的影响

为研究黄淮海麦区化肥投入不断增加,而产量却徘徊不前的问题,以当地主栽品种矮抗58和周麦22为材料,采用4个施氮水平（0、120、240、360kg/hm ²）和品种的二因素分析方法研究了施氮量对小麦植株地上部各器官氮素分配及氮素利用的影响。结果表明：开花期至成熟期小麦植株地上部各营养器官氮含量和氮素积累量均下降。施氮量对开花期和成熟期小麦植株地上部各器官氮含量的影响均达显著水平,增加氮肥能显著促进小麦营养器官氮素向子粒转运和花后氮同化。开花期周麦22叶片氮素转运量优于矮抗58。矮抗58和周麦22花后氮同化量均以施氮量360kg/hm ²最高,花前氮素积累转运量对子粒贡献率达60.25%~97.55%,子粒氮收获指数为59.82%~79.48%,随施氮量的增加而呈下降趋势。施氮量120kg/hm ²处理的氮素养分利用效率、农学利用效率及生产效率均最高。增施氮肥对小麦子粒产量有显著促进影响,矮抗58在施氮量为360kg/hm ²时有最大子粒产量,周麦22在施氮量为240kg/hm ²时有最大子粒产量。推荐矮抗58和周麦22在黄淮海麦区的施氮量为240~360kg/hm ²。     

土默川平原麦后复种饲用玉米‖油菜模式的增产优势及氮素利用效率

为探究饲用玉米|油菜的间作优势及不同施氮水平对饲草产量、氮素吸收利用的影响,以饲用玉米品种伊单76和饲用油菜品种饲油2号为研究对象,试验于2019-2020年进行。采用双因素随机区组设计,种植模式因素包括玉米单作、油菜单作及玉米油菜间作3个模式,施氮肥因素包括不施氮(N0)、施氮量120kg/hm²(N1)和施氮量210kg/hm²(N2)3个水平。结果表明,饲用玉米‖油菜间作土地当量比为1.08～1.14,该模式具有产量优势。收获期饲用玉米在间作中占竞争主导地位,氮肥的加入强化了这种优势。施肥增加了间作的氮素吸收量,间作的氮素利用效率显著高于单作,虽然N2处理产量及氮素吸收量最高,但除2019年间作模式的氮肥利用率外,N1处理下各种植模式的氮肥偏生产力和氮肥利用率均高于N2处理,且2年N1处理下种间相对竞争力A_mo和相对拥挤系数(0.092和1.160)均高于N2(0.062和1.019),说明综合饲草产量和氮素利用率2个方面,施氮量120kg/hm²适合内蒙古土默川平原地区饲用玉米‖油菜的种植,...     

氮素对高大气CO2浓度下小麦叶片光合功能的影响

为探讨高大气CO₂浓度下植物光合作用适应现象的光合能量转化和分配的氮素响应及其对C₃植物光合功能的影响,本试验对盆栽小麦进行2个大气CO₂浓度和2个氮水平的组合处理,通过测定小麦光合气体交换参数、叶绿素荧光参数和叶绿素含量等指标,研究施氮对高大气CO₂浓度下小麦叶片光合功能的影响。结果表明,大气CO₂浓度升高后,低氮处理小麦叶片光合速率发生明显的适应性下调,光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)下降;但高氮叶片则无明显的光合作用适应现象发生。高大气CO₂浓度下低氮叶片光化学速率、PSII线性电子传递速率(J_F)、光合电子流的光化学传递速率(J_C)、Rubisco羧化速率(V_C)和TPU下降,并随生育时期推进其下降趋势更为明显,但高氮叶片的上述参数无显著变化;小麦叶片J_C/J_F、V_C/J_C和V₀ /V_C随氮素水平和大气CO₂浓度的变化无显著变化,表明施氮能提高光合机构对光合能量的传递速率,但对光合能量的分配方向无明显影响。施氮提高小麦叶片氮素和叶绿素含量,并且使高大气CO₂浓度下光合氮素利用效率(NUE)明显增加。大气CO₂浓度升高后,施氮增强光合机构的光合能量运转速率,同化力提高,无明显的光合作用适应现象;由于氮素水平与大气CO₂浓度对小麦叶片的光合能量利用存在明显的交互作用,而且高大气CO₂浓度下施氮使得小麦叶片NUE增加、正常大气CO₂浓度下降低,证明高大气CO₂浓度下施氮对光合作用具有直接的影响。     

沼肥施用对油菜产量、品质和环境效应研究

为研究不同沼肥施用量对油菜产量和品质的影响以及该条件下土壤氮素残留状况,通过在北京大兴区留民营村日光温室田间试验,分别设定不施肥、单施沼渣和沼渣沼液配施等6个处理。研究结果表明：随着施氮量的增加,油菜产量呈现线性-平台反应;当施入的沼肥氮量小于最佳施肥量193 kg/hm2时,每千克沼肥氮能够增加小油菜干重1.87 kg;当施氮量超过193 kg/hm2时,产量随着施氮量的增加不在增加,而呈平台反应。油菜体内硝酸盐含量和沼肥施用后土壤-油菜体系的氮素盈余随施氮量的增加呈线性上升,而Vc含量呈线性递减趋势。随着施氮量的增加,各施肥处理的氮素利用率逐渐降低,而土壤残留无机氮则逐渐增加。     

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。     

基于叶绿素荧光参数的滴灌棉花氮素营养估测模型

【目的】建立基于叶绿素荧光参数的棉花叶片氮素营养监测模型,为棉花高效施氮及植株生长状况的无损监测提供方法。【方法】在水肥一体化滴灌条件下,以新陆早58号为试验材料,设置4个施氮水平,测定了棉花生长关键时期顶2(从顶部数起)至顶5叶的叶绿素荧光参数和氮素含量,分析了棉花叶片氮素含量与荧光参数的关系。【结果】(1)棉花出苗70 d后,叶片氮素含量以及光系统II(PSII)潜在光化学活性(Fv/F0)、PSII潜在最大光化学效率(Fv/Fm)、PSII实际光化学效率(ΦPSII)、PSII最大光化学效率(Fv'/Fm')均随着棉花生长呈逐渐下降趋势。(2)不同氮素处理下,各叶片氮素含量以及叶绿素荧光参数Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSII和Fv'/Fm'均随施氮量的增加而上升,其中N2 (240 kg·hm-2)处理下各荧光参数值最大。(3)叶片氮含量与Fv、Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSII都呈现极显著正相关关系,与荧光参数ΦPSII、Fv'/Fm'间呈现较好的指数函数关系,与荧光参数Fv、Fv/Fm、Fv/F0呈现良好的线性函数关系。顶5叶可变荧光(Fv)与叶片氮素含量建立的关系模型(y=0.0022x+1.6243)的模拟效果最好,决定系数达到0.928,相关系数达到0.963,呈极显著正相关。【结论】适量施氮(240 kg·hm-2)能够提高PSII的活性及PSII反应中心开放部分的比例,进而改善棉花叶片光合能力。顶5叶氮素含量与叶绿素荧光参数Fv构建的模型精确度和拟合效果较其他荧光参数好,因此可以选用荧光参数Fv来监测棉花叶片氮素含量,进而监测植株的氮素营养状况。     

施氮对杂交小麦不同器官氮素积累与转运及其杂种优势的影响

氮肥对小麦不同器官的氮素代谢及生长发育影响显著。在施氮（200 kg hm^-2）和不施氮条件下,以6个杂交小麦及其7个亲本为材料,研究了叶片、茎鞘、穗轴及颖壳和籽粒中的氮素积累量、氮素含量和转运及其杂种优势。结果表明,施氮显著提高各器官的氮素积累量和含量,但不影响其变化趋势。花期前叶片是贮存氮素的主要器官,花期后籽粒成为贮存氮素的最主要部位,其次为茎鞘。施氮对氮素积累量的杂种优势没有显著的影响,但对氮素含量的杂种优势有显著的抑制效应。施氮极显著促进叶片中的氮素转运,而对茎鞘、穗轴及颖壳无显著影响。总麦草90%以上的氮素转运自叶片。施氮与不施氮处理的氮素转运率和贡献率均以叶片最大,穗轴及颖壳次之,且同一器官中处理间并无显著差异。不施氮的各器官氮素的转运量、转运率和贡献率多表现正的杂种优势,施氮的多呈负优势,表明施氮对氮素转运的杂种优势有抑制作用。     

不同施氮水平对双季稻产量、氮素利用率及稻田氮素平衡的影响

以“中早39”和“天优华占”为供试材料,通过大田试验研究不同施氮水平对早、晚稻产量形成、氮素利用率和水稻―土壤氮素平衡的影响。结果表明,施氮显著增加了双季稻在0～40 cm土层土壤残留无机氮,且氮形态以NH₄⁺-N为主;当施氮量分别超过180 kg/hm²(早稻)、200 kg/hm²(晚稻)时,土壤残留无机氮含量不再显著增加;水稻―土壤氮素平衡表明,除氮肥外,其他氮输入占氮素总输入的48.7%～78.4%,氮的输出主要受水稻吸氮量、土壤氮残留量和氮损失量影响,在一定施氮范围内,随着施氮量的增加均显著增加。随着施氮水平的提高,早、晚稻产量呈先增加后降低的趋势,其主要通过增加有效穗数和穗粒数增加水稻产量;氮偏生产力、氮农学利用率与氮素依存率随施氮量增加显著降低,但氮吸收利用率、氮表观残留率和氮肥贡献率呈相反变化趋势。水稻产量和施氮量二次回归模型表明,早稻、晚稻最佳施氮量分别为163.4和209.2 kg/hm²。因此,浙江杭州区域双季稻推荐施氮量分别为早稻163.4 kg/hm<...     

基于叶绿素荧光参数的滴灌棉花氮素营养估测模型

【目的】建立基于叶绿素荧光参数的棉花叶片氮素营养监测模型,为棉花高效施氮及植株生长状况的无损监测提供方法。【方法】在水肥一体化滴灌条件下,以新陆早58号为试验材料,设置4个施氮水平,测定了棉花生长关键时期顶2(从顶部数起)至顶5叶的叶绿素荧光参数和氮素含量,分析了棉花叶片氮素含量与荧光参数的关系。【结果】(1)棉花出苗70 d后,叶片氮素含量以及光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在光化学活性(Fv/F0)、PSⅡ潜在最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、PSⅡ最大光化学效率(Fv’/Fm’)均随着棉花生长呈逐渐下降趋势。(2)不同氮素处理下,各叶片氮素含量以及叶绿素荧光参数Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSⅡ和Fv’/Fm’均随施氮量的增加而上升,其中N2(240 kg·hm-2)处理下各荧光参数值最大。(3)叶片氮含量与Fv、Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSⅡ都呈现极显著正相关关系,与荧光参数ΦPSⅡ、Fv’/Fm’间呈现较好的指数函数关系,与荧光参数Fv、Fv/Fm、Fv/F0呈现良好的线性函数关系。顶5叶可变荧光(Fv)与叶片氮素含量建立的关系模型(y=0.0022x+1.6243)的模拟效果最好,决定系数达到0.928,相关系数达到0.963,呈极显著正相关。【结论】适量施氮(240 kg·hm-2)能够提高PSⅡ的活性及PSⅡ反应中心开放部分的比例,进而改善棉花叶片光合能力。顶5叶氮素含量与叶绿素荧光参数Fv构建的模型精确度和拟合效果较其他荧光参数好,因此可以选用荧光参数Fv来监测棉花叶片氮素含量,进而监测植株的氮素营养状况。     

黔油28号机械化直播尿素追肥适宜施用量研究

在施用45%含量复合肥底肥及硼砂作底肥的情况下,研究适宜油菜机直播追肥的氮素用量。结果表明:施用尿素在0~300kg/hm2时,单产随着施氮量的增加而增加,其中施氮量在225kg/hm2与300kg/hm2时,单产没有显著差异。说明在绥阳县杂交油菜生产条件下,最佳尿素用量为225~300kg/hm2。     

乙矮合剂对不同氮水平夏玉米氮代谢及产量的调控效应

应用化学调控技术改善玉米的氮素代谢过程,从而实现“减氮增效”,是保障玉米绿色可持续生产的重要途径。试验以玉米单交种豫单9953为材料,设置乙矮合剂（ECK）和不同氮肥水平处理（0、96、132、168、204和240kg/hm²）,喷施清水为对照处理（CK）,于2019和2020年分别在河北燕郊和北京顺义进行大田试验,研究ECK对不同施氮量下夏玉米氮素代谢及产量的调控效应。结果表明,ECK处理提高了不同施氮量下夏玉米开花期叶片硝酸还原酶活性和可溶性蛋白含量,提高了施氮量204和240kg/hm²处理下叶片谷丙转氨酶和谷草转氨酶的活性以及灌浆中后期的谷氨酰胺合成酶活性。ECK处理显著提高了施氮量204kg/hm²下玉米植株氮素、籽粒氮素和总氮素积累量,较CK处理分别增加8.9%、8.3%和8.6%。ECK处理下施氮量为204kg/hm²时,夏玉米产量较CK处理显著增加7.5%。ECK处理可有效改善玉米的氮素代谢,促进氮素的吸收、同化和积累,提高产量,从而实现“减氮增效”。     

不同氮肥用量对网纹甜瓜产量和品质的影响

针对设施栽培粗网类型网纹甜瓜施氮不合理的问题,试验设置3个施氮水平：0、100、200 kg/hm²,采用田间调查与室内检测相结合的方法,测定了植株的株高、茎粗、叶片纵横径和坐果节位比较植株长势;测定伸蔓期、结果期、网纹形成期和果实成熟期的顶3叶叶片纵横径、叶色、SPAD值和叶片氮含量;以及甜瓜产量和品质等指标。结果表明：粗网网纹甜瓜的施氮量为100 kg/hm²时品质最佳,产量虽略低于200 kg/hm²的处理,但商品果率最高;顶3叶的叶色、叶片纵横径和SPAD值随着氮肥的施用量增加均表现出相关性,初步摸索了顶3叶对氮素的响应规律,指导田间生产。     

吉林省不同年代玉米品种光合生理特性对施氮量的响应

明确吉林省不同年代玉米品种产量、叶片氮含量与光合特性对不同氮素用量的响应趋势,对东北地区玉米高产品种选育具有重要的实践意义。本研究以20世纪70年代年以来吉林省大面积推广应用的6个代表性品种为研究对象(1970s:吉单101、中单2号; 1990s:四单19、吉单159; 2010s:先玉335和农华101),在大田条件下共设置4个氮素水平(0、125、250和375 kg hm^–2),分析了氮素施用量对不同年代玉米品种产量、叶片氮含量及光合特征参数等的影响。结果表明,所有氮水平下玉米籽粒产量均随品种更替而提高,现代品种在较高氮水平下(≥250 kg hm^–2)产量优势更明显,各处理产量的提高主要是单穗粒数和粒重同时增加的结果。当施氮量不高于250 kg hm^–2时,各年代玉米品种穗位叶净光合速率(P_n)均随施氮量增加而提高,现代品种显著高于老品种,当施氮量为375kghm^–2时P_n均显著降低,降低幅度表现为老品种高于现代品种。而吐丝至蜡熟期, P     

不同施氮水平对超高产夏玉米氮磷钾积累与分配的影响

为探明不同施氮水平下玉米超高产(≥13 500 kg hm^-2)群体氮磷钾积累及分配规律,通过苏玉20、浚单20两品种3年不同氮肥运筹方案的试验,实现了籽粒最高产量14 753 kg hm^-2的目标。结果表明：(1)随着生育进程,两品种氮磷钾在植株、籽粒中积累逐渐增大,在叶片、茎秆、叶鞘中呈先单峰变化趋势,叶片氮钾峰值在大口期,磷峰值在开花期。增大灌浆期植株氮积累量及叶片氮转移率,促使成熟期籽粒氮磷较大积累量,利于超高产玉米群体的形成。(2)籽粒产量、1 kg氮生产籽粒量、氮肥的农学效率、氮素利用率、植株(及叶片、茎秆、叶鞘、籽粒等器官)氮磷钾含量在450 kg hm^-2施氮水平时达到最大值,其值(苏玉20)分别为14753 kg hm^-2、44.0 kg、19.24%、38.63%、335.4 kg hm^-2、178.2 kg hm^-2、230.7 kg hm^-2,过高过低施氮均使氮磷钾积累量及产量下降。(3)由两品种产量与施氮水平的回归方程,确定了超高产时的最佳施氮量、超高产施氮水平和最佳施氮范围,苏玉20分别为457.0 kg hm^-2、418.3~495.7 kg hm^-2、418.5~495.4 kg hm^-2;浚单20分别为452.7 kg hm^-2(最佳施氮量)、410.8~494.6 kg hm^-2 (最佳施氮范围)。