基于无人机多光谱遥感的水稻冠层光谱特征和氮素营养关系研究

【目的】明确华南地区籼稻主栽品种冠层光谱特征与氮素营养关系,为专家决策系统和精准施肥 提供理论基础。【方法】以美香占 2 号（MXZ2H）和吉丰优 1002（JFY1002）为试材,设置施氮 0 kg/hm2 （N0）、 150 kg/hm2 （N150）、210 kg/hm2 （N210）等 3 个处理,采用习惯施肥法,在 JFY1002 中增设施氮 180 kg/hm2 （N180+） 的水稻“三控”施肥法,研究不同施肥方式下水稻叶片光谱特征与氮素营养的关系。【结果】与 N0 相比,N150 处理下 MXZ2H 和 JFY1002 叶片氮含量分别增加 16.05% 和 13.76%,N210 处理分别增加 24.29% 和 25.00%。 N180+ 处 理 下 JFY1002 叶 片 氮 含 量 与 N210 处 理 相 比 增 加 18.03%。 随 着 叶 片 氮 含 量 的 增 加, 蓝 光 到 红 光 （450~650 nm）波段的叶片反射率逐渐下降,红边到近红外（730~840 nm）波段的叶片反射率逐渐增加,红光 650 nm、近红外 840 nm 处的 MXZ2H 和 JFY1002 叶片反射率差异达显著水平。相关性分析结果表明,MXZ2H 叶 片氮含量与归一化植被指数（NDVI）、绿波段归一化植被指数（GNDVI）、比值植被指数（RVI）、差值植被 指数（DVI）和增强型植被指数（EVI）呈正相关;JFY1002 叶片氮含量与 RVI、EVI、改进非线性植被指数（MNLI）、 DVI 和 NDVI 呈正相关。采用多元线性回归建立了 MXZ2H 和 JFY1002 叶片氮含量反演模型,R2 分别为 0.817 和 0.973,RE 分别为 8.35% 和 3.48%。【结论】建立了华南籼稻品种叶片氮含量反演模型,可为精准施肥作业提供 理论依据和技术指导。     

水稻“三控”施肥技术在南方稻区的推广应用

【目的】水稻“三控”施肥技术是一种高产高效施肥及配套技术体系,具有高产稳产、节本增收、 安全环保、操作简便等特点,近 10 多年来在南方稻区得到广泛应用。总结分析该技术在南方稻区的应用效果和 推广方法,可为其进一步推广应用提供参考。【方法】通过汇总 2008 年以来广东、广西、江西、浙江、江苏、 福建等省区公开发表的 47 篇水稻“三控”施肥技术的试验示范论文数据,综合分析其应用效果。【结果】与农 民习惯栽培相比,水稻“三控”施肥技术的氮肥用量平均减少 29.5 kg/hm2 、减幅为 16.0%,氮磷钾总施肥量平均 减少 11.6%;水稻产量平均提高 626.3 kg/hm2 、增幅为 8.8%;氮肥偏生产力平均提高 27.3%;无效分蘖数平均减 少 89.0 万 hm2 、减幅为 37.7%,成穗率提高 9.7 个百分点;纹枯病、稻飞虱和稻纵卷叶螟为害分别减少 50.7%、 28.6% 和 46.6%,倒伏大幅减轻;平均增收 1 902.0 元 /hm2 。从建立全国性技术推广协作网、整合资源发挥政策 引导和激励作用、建立稳定的示范基地多措并举助推技术落地、充分利用现代科技手段加速技术推广等方面, 总结了水稻“三控”施肥技术的推广经验和启示。【结论】水稻“三控”施肥技术能稳定实现水稻减肥增产增收, 其推广经验和方法可供借鉴,具有广阔的应用前景。     

稻草覆盖还田对华南双季晚稻物质生产和产量的影响

 以杂交稻天优998为材料,设置稻草覆盖还田和无稻草还田2种处理和4种氮肥处理,并进行了连续2年的田间试验。稻草覆盖还田可以显著提高晚稻产量,4个施氮处理表现一致。在产量构成因素中,有效穗数对产量的贡献最大。稻草覆盖还田促进水稻分蘖,最高茎蘖数和分蘖成穗率协同提高,最终使有效穗数显著增加。稻草还田增强群体物质生产能力,叶面积指数和叶片叶绿素含量 （SPAD值）提高,最终提高了地上部干物质量。稻谷产量与不同时期的叶片叶绿素含量、地上部干物质量及茎蘖数呈极显著正相关。在稻草覆盖还田的情况下,增加前期施氮量对稻谷产量没有显著影响。     

图像处理技术估测水稻叶面积指数的研究

为了探讨图像处理技术测定水稻叶面积指数（LAI）的可行性,利用数码相机获取水稻冠层影像,通过图像处理获取冠层图像的覆盖度,并建立模型从而估测出水稻LAI。试验结果表明,利用覆盖度与实测叶面积指数之间建立的关系模型可以估测水稻LAI,并对利用该模型测出的叶面积指数与实测叶面积指数进行统计检验,它们之间的相关系数在0.77~0.93*之间,达到显著或极显著水平。说明通过覆盖度估测水稻叶面积指数是可行的,该研究结果为获取水稻LAI提供了有效途径。     

水稻纹枯病发生与群体物质生产及产量形成的关系研究

2005-2007年晚季,以杂交稻为材料,设置6个氮肥处理,进行连续3年的田间试验,研究了纹枯病病情指数(ShBI)与水稻群体物质生产及产量形成的关系.结果表明,不同氮肥处理的ShBI存在显著差异,表现出施氮量越高,纹枯病发生越严重的趋势.同一氮肥水平下,两个供试品种的ShBI也存在显著差异,汕优63的ShBI显著高于博优998.在分蘖中期、穗分化始期、孕穗期和抽穗期,ShBI都与单位面积茎数、单位面积的叶重、茎鞘重和地上部干重呈正相关趋势,而与茎粗及茎叶比呈负相关趋势,其中穗分化始期、孕穗期和抽穗期都达到显著或极显著水平.在同一生育期,ShBI与叶重的相关系数都高于ShBI与茎鞘重的相关系数,表明与茎鞘重相比,叶重与ShBI的关系更密切.ShBI与稻谷产量呈正相关趋势,其中博优998的相关系数3年都达到极显著水平,高产与防病存在一定矛盾.ShBI与有效穗数、每穗粒数呈正相关,而与结实率、千粒重呈负相关或相关不显著.培育茎秆粗壮、茎叶比高的品种,采取栽培措施增加茎粗、提高茎叶比,适当控制穗数和每穗粒数,提高结实率和千粒重,是控病高产的重要技术途径.     

华南双季稻主栽品种的光能利用效率及聚类分析

水稻品种的光能利用效率(RUE)是影响华南双季稻产量的重要因素之一。目前,关于品种的RUE特性及其与农艺性状间关系的研究鲜有报道。为此,本研究以华南双季稻区36个水稻主栽品种为供试材料,探讨了不同品种的RUE及其与产量等主要农艺性状的关系,并进行品种RUE类群的划分。结果表明,水稻的RUE在品种间和季节间的差异均达极显著水平;早、晚季的RUE均与稻谷产量、收获指数及千粒重等呈极显著正相关;早季的RUE与生物量呈极显著正相关、与生育期呈极显著负相关,晚季的则相关不显著。主成分分析结果表明,早季水稻品种特征主要由产量光能效率因子、穗粒因子、生育期粒重因子和结实率因子等4个主成分构成;晚季则主要由产量光能效率因子、穗粒因子、生物量因子、生育期粒重因子和结实率因子等5个主成分构成。通过系统聚类分析将华南双季稻品种划分为低光效型、中光效型和高光效型3个类群。早季低光效型、中光效型和高光效型的品种数分别占供试品种数的50.0%、38.9%和11.1%;晚季的依次分别为27.8%、47.2%和25.0%。其中,‘Y两优143’‘特优524’‘天优3301’和‘特优3301’等4个品种被划分为早季高光效型品种,‘五优308’‘天优3618’‘五优163’‘五优376’‘天优998’‘天优华占’‘天优3301’‘广8优188’和‘Y两优305’9个品种被划分为晚季高光效型品种。本研究结果将对水稻种植区域的品种布局、高RUE品种的选育及其高效利用具有重要指导意义。     

水稻氮高效基因型及其评价指标的筛选

以48份不同水稻基因型为供试材料,研究了它们的氮素吸收和利用率,及其与主要农艺性状之间的关系。结果表明,水稻基因型在氮素吸收利用率方面间存在明显差异,从现有的材料中可筛选出氮高效基因型。长伦占不论在低氮处理还是高氮处理均表现出氮高效利用特性,为典型的氮高效基因型。此外,还筛选了适于低氮条件种植的广恢128和茉莉占选;适于高氮条件种植的97香、2466和银花占。低氮高效型适合在贫瘠地区种植,而高氮高效型适合在肥沃地区种植。结果表明,水稻氮素利用率与抽穗期及乳熟期倒2、倒3叶的叶绿素含量呈显著或极显著负相关;与收获指数、稻谷产量和穗数之间均呈极显著正相关,它们可作为水稻氮素利用效率的评价指标。但是水稻氮素吸收率与利用率之间存在极显著负相关,因此,如何协调二者关系,既能提高稻谷产量和氮素利用率,又减少施氮量是急需解决的问题。     

水稻"三控"施肥技术在雷州市的示范应用效果

2008年早季在雷州市进行了水稻"三控"施肥技术示范应用试验,结果表明,与习惯施肥处理相比,水稻"三控"施肥处理每667 m2稻谷产量为550 kg,增产24.6 kg,增产率为4.7%;每667 m2产值为1 023元,产值增加45.76元,节省肥料和农药成本35.20元,纯收益增加80.96元。此外,水稻无效分蘖减少,成穗率提高,基部3个伸长节间缩短,抗倒性增强,纹枯病和稻飞虱危害明显减轻。     

江西省水稻“三控”施肥技术试验示范

针对江西省水稻生产中普遍存在的氮肥施用量大、无效分蘖增多、成穗率低、病虫害严重等问题,从广东引进"三控"施肥技术,在南昌、安福和广昌进行了试验示范。结果表明,应用该技术平均每667 m2增产稻谷41.9 kg,增幅7.9%,节省农药肥料成本32.05元,增收节支109.15元,病虫害和倒伏减轻。该技术在江西不同示范点都表现节本增产,经济效益好,且易操作,适宜在江西推广。