利用近红外光谱法对烟叶氮钾含量的快速测定

探讨了近红外光谱法无损快速测定烟叶氮钾含量的可行性,利用傅里叶变换近红外光谱仪测定建模集（104个）和检验集（40个）烟叶样品的近红外光谱,采用偏最小二乘法（PLS）把测得的烟叶光谱值与常规化学分析法测得的全氮和全钾数值拟合建立定标模型,经分析得出：预测模型分析氮的相关系数（R）为0.951,预测标准差（RMSEP）0.301;钾的相关系数（R）为0.928,预测标准差（RMSEP）为0.278。近红外法测定结果与常规方法已有较好的相关性,能为今后快速诊断烟叶的营养状况提供新技术。     

基于便携式近红外光谱仪检测梨可溶性固形物

探索采用便携式近红外光谱仪,利用不同光谱预处理算法及波长优选法建立检测模型检测梨可溶性固形物含量(SSC)的可行性。比较了一阶导数(1st)、二阶导数(2nd)、多元散射校正(MSC)、标准正态变量变换(SNV)等9种预处理方法进行PLS建模的效果,确定最佳预处理方法。用相关系数法、无信息变量消除法(UVE)、向后区间偏最小二乘法(biPLS)和向后区间偏最小二乘法结合遗传算法(biPLS+GA)优选波长,用偏最小二乘法(PLS)建立梨SSC的定标模型,根据各个模型的校正集和预测集的相关系数(r)和交互验证均方根误差(RMSECV)、预测均方根误差(RMSEP)评价定标模型的精度和稳定性。结果表明:经过SNV预处理后的建模效果最好,校正集和预测集的相关系数r分别为0.890 8和0.868 9,RMSECV和RMSEP分别为0.592 5和0.630 8;相较于其他3种波长优选法,biPLS+GA方法不仅优选的波长数少,而且所建模型的预测效果更好,校正集和预测集的相关系数分别为0.887 9和0.891 0,RMSECV和RMSEP分别为0.599 9和0.571 3。     

灰漠土土壤全氮含量的高光谱特征分析及估测

【目的】研究传统土壤全氮含量测定方法,解决复杂、耗时、耗力等问题。【方法】以新疆干旱区灰漠土为研究对象,运用经典统计学和光谱学相结合的方法,研究灰漠土土壤全氮含量的光谱反射特性,通过对原始光谱的数据变换和相关性分析,构建了土壤全氮含量的高光谱估测模型,并对模型进行对比和验证。【结果】土壤中全氮含量不同光谱反射特性趋势相近,土壤的光谱反射率在780、1 800和2 140 nm波长附近出现波峰,在1 910 nm附近有明显的波谷,土壤全氮含量与原始光谱反射率相关性较差。通过一阶微分处理后的光谱数据与全氮含量的相关性显著优于原始光谱和二阶微分处理,最大相关系数为0.819,达到极显著相关;利用一阶微分变换从中提取特征波段667和1 414 nm,建立土壤全氮含量的估测模型:Y=2 698.048 X667-1062.149 X1414-0.015,R2为0.75,对估测模型进行验证发现,R2为0.80,当全氮含量过大或过小时,模型估测偏差相对较大,总体预测精度较高。【结论】高光谱分析技术对土壤全氮含量的预测具有一定的意义,利用估测模型可以快速鉴定土壤全氮含量。     

基于高光谱遥感的玉米全氮含量估测模型

采用高光谱近地遥感技术,获取不同氮素水平下的玉米冠层高光谱数据,通过相关性、线性和非线性的分析方法,探讨玉米整个生育期中各营养器官的全氮含量与多种高光谱参数的相关关系,建立全氮含量的定量估测模型,并利用第2年的数据进行精度检验。结果表明:玉米冠层高光谱数据经过微分、倒数、对数处理后与玉米全氮含量的相关性均有所提高,所选波段基本在可见光波段范围内变化,其中微分处理可以显著提高数据间相关性;在10种植被指数中,玉米叶片全氮含量与植被指数RDVI(811,743)、DVI(811,754)、MSAVI(811,754)相关性都达0.92**以上,玉米叶鞘、茎秆全氮含量分别与RDVI(952,751)、RVI(948,692)相关性达到最大r=0.7867**,r=0.8444**(n=360);植被指数RVI、NDVI与玉米各营养器官叶鞘茎的全氮含量相关性普遍较好,相关系数都在0.75**以上,适合建立玉米植株全氮含量的高光谱估测模型;经过精度检验后,选择均方根误差RMSE小,拟合优度R2大,观测值与预测值的决定系数r2大的回归方程作为估测模型,得出以DVI(811,754)为自变量,估算玉米叶片全氮含量的指数模型y=2.3035e3.6854x(R2=0.859,RMSE=0.0504,r2=0.8772);以RVI(952,743)为自变量,估算玉米鞘全氮含量的二次模型y=1.5964x2-3.5464x+2.8995(R2=0.758,RMSE=0.0261,r2=0.8005);以410nm处的二阶微分为自变量,模拟玉米茎秆全氮含量的二次模型y=7454.8x2+55.335x+0.6496(R2=0.78,RMSE=0.1376,r2=0.8287)。     

峨山县水稻土有效养分校正系数与土壤有效养分关系研究

为在粳稻上推广应用测土配方施肥技术,笔者对"3414"肥料试验的处理2、处理4、处理8进行分析研究,寻求土壤养分校正系数与土壤养分含量之间的关系,以便针对粳稻更好的推广应用测土配方施肥技术。结果表明,土壤有效养分含量与其校正系数之间关系用二次多项式表示最佳,它们之间相关性极显著。其中土壤碱解氮校正系数y与土壤碱解氮含量x的回归方程为y=1.331 16-0.008 11x+0.000 02x~2;土壤速效磷校正系数y与土壤速效磷含量x的回归方程为y=8.228 58-0.443 11x+0.006 52x~2;土壤速效钾校正系数y与土壤速效钾含量x的回归方程为y=2.527 86-0.022 23x+0.000 06x~2。     

基于随机森林算法的冬小麦叶片氮含量遥感估算研究

精确、快速估算冬小麦叶片氮含量,对冬小麦长势监测及田间管理指导具有重要的研究意义。为精确反演冬小麦叶片氮含量(leaf nitrogen content,LNC),本文利用遥感方法 ,依托不同氮处理水平对冬小麦的影响试验,基于获取的高光谱遥感数据和LNC地面实测数据,对比分析光谱指数与随机森林算法(random forest,RF)反演冬小麦叶片氮含量的精度和稳健性。结果表明,以敏感波段496 nm和604 nm为自变量,利用随机森林算法构建的LNC回归模型精度较光谱指数法有了大幅提高,模型的建模精度为R2=0.922,均方根误差为0.290;验证精度为R2=0.873,均方根误差为0.397,并且相对分析误差值为2.220,表明将敏感波段与随机森林算法组合构建的反演模型能较好地反演冬小麦叶片氮含量。     

甘蔗叶片光谱特征分析及氮含量估算初探

设置了5个施肥水平田间试验,获取甘蔗分蘖期叶片的全氮含量和光谱反射率,分析氮含量与光谱反射率的相关性,并构建基于敏感波段的氮含量估算模型。结果显示,甘蔗叶片氮含量与光谱反射率在401~1 000 nm波段区间呈显著负相关关系,在402~953 nm波段区间呈极显著负相关关系,相关系数在550、741 nm出现了两个峰值,说明这两个波段附近的光谱反射率对叶片氮含量较为敏感;R550、R741构建的模型决定系数(R~2)较大,NDVI(550,741)、RVI(550,741)、NDVI(730,835)、RVI(730,835)构建的模型决定系数较小,R550、R741相比NDVI(550,741)、RVI(550,741)、NDVI(730,835)、RVI(730,835)更适用于甘蔗叶片氮含量估算;由R741构建的二次函数模型(y=-119.1x~2+61.53x+3.851)决定系数为0.681,氮含量估算值均方根差(RMSE)为1.13 g/kg,平均相对误差为8.92%,相比于其他模型综合效果较好。推荐由R741构建的二次函数模型作为甘蔗分蘖期叶片氮含量估算模型。     

植烟土壤碱解氮、速效钾含量及其交互作用对烤烟钾含量的影响

以曲靖罗平烟区为基础,分析了土壤碱解氮、速效钾及其交互作用对烤烟钾含量的影响,结果表明:(1)罗平烟区土壤碱解氮含量较高,有56.13%的土壤样品碱解氮含量处于高水平(150 mg/kg);土壤速效钾含量丰富,但变异系数(49.22%)较大;烟叶钾含量较适宜,有77.61%的烟叶样本达到巴西优质烤烟钾含量标准。(2)随着土壤碱解氮含量的增加,烟叶钾含量先升高,随后又降低;烟叶钾含量(y)与土壤速效钾含量(x)呈显著正相关(P0.05),回归方程y=0.000 4 x+1.885达到显著水平。(3)方差分析结果显示:氮钾交互作用对烟叶钾含量的影响达到极显著水平(P0.01)。当土壤基础肥力处于低氮、中氮水平时,烟叶钾含量与土壤钾水平呈正相关;当土壤基础肥力处于高氮水平时,二者表现为负相关。在9种土壤氮钾互作组合水平中,以中氮高钾(N2K3)组合的烤烟钾含量最高。     

基于激光诱导击穿光谱和偏最小二乘法的脐橙中铜含量预测研究

为研究激光诱导击穿光谱检测水果中重金属元素的应用,将激光诱导击穿光谱技术和化学计量学相结合分析脐橙中铜元素的含量。通过偏最小二乘法(PLS)、区间偏最小二乘法(i PLS)、联合区间偏最小二乘法(siPLS)优化建模区域,建立了经过标准正态变换(SNV)校正后光谱的铜含量分析模型。实验结果表明,后两种改进的偏最小二乘法建立的预测效果模型明显优于全波长(320~340 nm)PLS模型,并且当采用si PLS将光谱划分为25个子区间划分,选择其中5、14、16、22四个子区间时建立的si PLS模型效果最佳,其校正集相关系数r和交互验证误差(RMSEC)分别为0.988 3和5.61μg/g,预测集相关系数r和预测均方根误差(RMSEP)分别为0.979 2和8.62μg/g。研究为进一步实现水果中痕量重金属元素的快速定量分析提供了方法和数据参考。     

华南地区土壤有机质含量高光谱反演

为实现对土壤有机质含量的快速监测,在对土壤有机质含量作倒数变换的同时将土壤高光谱数据进行多种数据变换处理,筛选出与土壤有机质含量倒数变换后相关性最高的光谱指标,最后构建了土壤有机质含量高光谱反演的最佳模型,实现对土壤有机质含量的反演。结果表明:估算土壤有机质含量的最佳光谱指标为反射率一阶微分波段组合R_((587,126)*R_((734,049))*R_((1 095,892)),相关系数为0.769;在此基础上构建的土壤有机质含量高光谱反演模型最佳(Y=5×10~(16)x~3-5×10~(10)x~2+59 471.000 0x+0.101 1),其决定系数R~2为0.65,均方根误差(RMSE)为0.040 mg/kg。将其验证样本预测值与实测值进行比较,平均相对误差为27.00%,RMSE为4.19 mg/kg。该验证结果证明利用该模型进行华南地区土壤有机质含量的快速监测是可行的。     

三峡库区不同植被覆盖对土壤氮的影响

不同植被类型影响着土壤养分的积累、分布与循环,而土壤氮素是植被生长的重要限制性元素。通过分析宜昌点军区3种植被类型(柏树地、橘树地、菜地)覆盖下土壤氮素的变化情况,研究了不同植被对土壤氮素各形态的影响。结果表明,土壤全氮、硝态氮和微生物氮都是柏树地显著大于菜地和橘树地,而菜地和橘树地之间无显著性的差异;土壤矿化氮和微生物氮/全氮的变化顺序是柏树地橘树地菜地。说明不同植被覆盖对土壤氮有显著的影响,柏树地更有利于土壤氮的积累,氮的有效性也最高,由此认为柏树长期生长有益于土壤氮的改善。     

黄土高原半干旱地区施氮对土壤硝态氮分布与累积的影响

黄土高原中部雨养农业区春小麦氮肥3 a定位试验结果表明,连续施氮3 a,第3季春小麦收获时,各处理0~200 cm土壤剖面硝态氮的平均含量较对照极显著增大(除处理N105,施氮105 mg/hm2处理),施氮对不同层次硝态氮含量的影响主要作用在50~80 cm和80~110 cm土层;对0~200 cm和0~110 cm土壤剖面硝态氮的总累积量及0~200 cm剖面肥料氮在土壤剖面中总残留量的影响均达极显著水平.连续施氮2 a后第3年不施氮与连续施氮3 a相比,0~200 cm土壤剖面硝态氮平均含量、各层次硝态氮含量0、~200 cm和0~110 cm土壤剖面硝态氮累积量及0~110 cm土壤剖面累积量占0~200 cm土壤剖面硝态氮累积总量的比例均降低.0~200 cm剖面累积率和残留率除处理N105增加外,其余均下降.硝态氮的残留、累积不仅与施氮量有关而且与氮磷的配合比例有关.     

生长期追施氮肥对烤烟氮积累与分配的影响

在田间试验条件下,研究了当地常规施氮肥（对照N1）、根外追施硝酸铵（N2）、根外追施硝酸钠（N3）3个处理的根、茎、叶氮积累以及分配规律,随机区组试验设计,3次重复。结果表明：烤烟各器官在生育前期氮积累量不同处理之间均无显著差异,收获期不同处理间存在显著差异;N3处理根、茎、下部叶、中部叶、上部叶内氮积累量分别高于N1处理28.98%、12.72%、4.46%、44.73%、7.27%;N2处理根茎分别高于N1处理11.14%、41.92%,下部叶、中部叶、上部叶分别低于N1处理18.23%、9.73%、8.99%;N3 处理有利于氮在中上部叶内的分配,N2处理有利于氮在茎和上部叶内的分配。综合分析认为,在前作为玉米的田地上,黑钙土地区采用根外追肥的方式可以满足烤烟对氮素营养的需求,硝酸钠处理效果最佳。     

Optimized nitrogen application methods to improve nitrogen use efficiency and nodule nitrogen fixation in a maize-soybean relay intercropping system

In China, the abuse of chemical nitrogen(N) fertilizer results in decreasing N use efficiency(NUE), wasting resources and causing serious environmental problems. Cereal-legume intercropping is widely used to enhance crop yield and improve resource use efficiency, especially in Southwest China. To optimize N utilization and increase grain yield, we conducted a two-year field experiment with single-factor randomized block designs of a maize-soybean intercropping system(IMS). Three N rates, NN(no nitrogen application), LN(lower N application: 270 kg N ha–1), and CN(conventional N application: 330 kg N ha–1), and three topdressing distances of LN(LND), e.g., 15 cm(LND1), 30 cm(LND2) and 45 cm(LND3) from maize rows were evaluated. At the beginning seed stage(R5), the leghemoglobin content and nitrogenase activity of LND3 were 1.86 mg plant–1 and 0.14 m L h–1 plant–1, and those of LND1 and LND2 were increased by 31.4 and 24.5%, 6.4 and 32.9% compared with LND3, respectively. The ureide content and N accumulation of soybean organs in LND1 and LND2 were higher than those of LND3. The N uptake, NUE and N agronomy efficiency(NAE) of IMS under CN were 308.3 kg ha–1, 28.5%, and 5.7 kg grain kg–1 N, respectively; however, those of LN were significantly increased by 12.4, 72.5, and 51.6% compared with CN, respectively. The total yield in LND1 and LND2 was increased by 12.3 and 8.3% compared with CN, respectively. Those results suggested that LN with distances of 15–30 cm from the topdressing strip to the maize row was optimal in maize-soybean intercropping. Lower N input with an optimized fertilization location for IMS increased N fixation and N use efficiency without decreasing grain yield.     

不同类型作物生长对土壤有效氮构成和氮肥转化利用的影响

采用高、低氮处理研究盆栽种植大豆、棉花、玉米和高粱对土壤有效氮构成和氮肥转化利用的影响,以期为不同类型作物的氮肥合理利用及其利用率的提高提供技术指导。结果表明,与施氮肥不种植作物(对照)相比,种大豆、棉花、玉米、高粱使土壤有效氮含量分别显著降低53.48%、51.54%、33.10%、55.03%,并影响有效氮构成。其中,种大豆、棉花、玉米、高粱使土壤无机氮含量分别显著降低85.41%、83.09%、70.89%、83.35%,水解有机氮含量分别显著增加1.41、1.53、2.11、1.28倍;种大豆、棉花、玉米、高粱使无机氮所占比例分别显著降低68.61%、65.09%、56.47%、63.00%,水解有机氮所占比例分别显著增加4.18、4.21、3.66、4.08倍。与对照相比,种大豆、棉花、玉米、高粱使铵态氮肥转化率分别显著提高93.66%、38.19%、32.58%、38.31%,以种大豆增幅最高;种大豆、棉花、玉米、高粱处理的铵态氮肥硝化率都变为负值,以种大豆降幅最大。种大豆、棉花、玉米、高粱处理的氮肥利用率分别为52.01%、28.31%、24.16%、28.40%,以种大豆处理的氮肥利用率最高。综上,作物生长通过对氮素的吸收利用和对土壤环境的改变,抑制土壤硝化作用,并促进土壤水解有机氮的形成,从而影响土壤有效氮的构成和施入土壤氮的转化利用。豆类作物较非豆类作物抑制土壤硝化作用的能力强,对土壤铵态氮的利用效率高。     

施氮后蚯蚓对植物吸氮及微生物固氮的影响

为探讨尿素施用后蚯蚓对植物吸氮量及微生物固氮量的影响,通过盆栽试验,以威廉腔环蚓(Metaphire guillelmi)为试验材料,对比有、无蚯蚓作用下15N标记的尿素施入后植物氮素含量的差异及土壤微生物量的变化过程。结果表明:培养结束后对植物进行取样测定,发现不同处理间植株氮含量并无显著差异,但接种蚯蚓的处理增加了植株生物量,进而导致蚯蚓作用下的植株总吸氮量提高了约30.8%。从分配比例上看,接种蚯蚓显著增加了植物吸收土壤氮的比例,却显著降低了植物吸收肥料氮的比例。在整个试验过程中,两处理的全氮(TN)含量均无显著变化,但土壤中来源于肥料的氮却随着培养的进行逐渐降低,且接种蚯蚓使其下降速度更快。微生物生物量氮(M BN)先下降后上升,且接种蚯蚓处理的MBN含量在试验初期(第5d)与试验末期(第30d)较高,但MBN中固定的肥料氮含量始终低于不接种蚯蚓的对照处理。试验过程中,土壤可溶性有机氮(D ON)的含量先下降后上升,与MBN变化趋势一致。与对照处理相比,接种蚯蚓处理的铵态氮(N H4+-N)含量降低,硝态氮(N O-3-N)含量则差异不显著。综上,蚯蚓可通过调节微生物生物量形成氮素缓冲库,从而促进植株对土壤氮而非尿素氮的吸收。     

温室网纹甜瓜临界氮浓度和氮营养指数模拟研究

为实现精准的氮营养诊断和指导生产,研究通过4个不同氮素水平处理的温室网纹甜瓜基质栽培试验,构建了临界氮浓度稀释曲线模型,并推导得到了氮素吸收和氮营养指数模型。结果表明:临界氮浓度稀释曲线模型(%N_c=4.235DW~(-0.353)_(max))揭示了植株地上部生物量和氮浓度值之间呈幂函数关系,决定系数R~2=0.814,同时得到最高和最低氮浓度稀释曲线,决定系数分别为R~2=0.808、R~2=0.810;氮素吸收模型和氮营养指数模型对网纹甜瓜营养诊断结果基本一致,植株适宜的氮素施用量为始瓜期前4.1g/株,之后1.3～2.7g/株。本研究提出的临界氮浓度、氮素吸收和氮营养指数模型,相较于传统的经验方法更具有机理性,可为温室网纹甜瓜的氮肥管理决策提供理论依据。     

不同形态氮素吸收利用及其对植物生理代谢影响的综述

对不同形态氮素的吸收利用过程及其对植株生长、抗逆性、品质和安全性的影响，以及外界环境条件对其作用效果的影响进行了综述，发现硝态氮(NO₃^--N)可促进植株根系伸长及植株对阳离子的吸收；铵态氮(NH₄⁺-N)可缓解盐胁迫及活性氧对植株的伤害，还能提高植株对病害的抵抗能力，但单一施NH+4-N易造成NH+4毒害，如细胞酸度增加、活性氧伤害、细胞壁木质化等。此外，对今后的研究方向进行了展望，以期为农业氮肥的合理施用提供理论依据。     

水稻氮高效相关基因的研究进展

提高氮肥利用率,降低农业生产中的氮肥投入,对实现中国提出的"化肥零增长"目标至关重要.氮素可通过植物根部以硝态氮或者铵态氮的形式从土壤中被吸收,并在植物体内转运合成氨基酸、核苷酸等生命必需物质,是农作物生长和产量形成的必要性元素.然而,氮肥过量则会破坏土壤理化性质,导致土壤盐碱化、生态环境污染;减少氮肥用量难以发挥当前...     

剑湖金鱼藻不同形态氮含量的季节性变化

金鱼藻(Ceratophyllum demersum)是剑湖广泛分布的沉水植物,对不同采样点不同生长季节金鱼藻体内的总氮、硝态氮和氨态氮含量进行了测定和比较.结果显示,环境中的氮源直接影响金鱼藻对氮素的吸收利用,在污染严重的永丰河入湖口,金鱼藻体内的总氮和氨态氮含量较高.在污染相对较小的格美江入湖口,金鱼藻体内的硝态氮含量较高,环境中高浓度的氨态氮会抑制金鱼藻对硝态氮的吸收利用.金鱼藻体内氮素水平随季节变化明显,3～5月金鱼藻体内不同形态氮含量均高于7月.