超级杂交稻叶片光合特性、光合氮素利用效率和产量对不同施氮量的响应

为探明超级杂交稻叶片光合特性、光合氮素利用效率和产量对不同施氮量的响应特征,以Q优6号（V1）、宜香优2115（V2）为材料,于2019年在贵州省黄平县进行了不同施氮量的田间试验。结果表明,随着施氮量的增加,在孕穗期,最大电子传递速率（J_max）和单位叶面积氮含量（N_area）呈上升趋势,表观光量子效率（AQE）、净光合速率（P_n）和光合氮素利用效率（PNUE）（除N0处理外）呈先升后降趋势,而光补偿点（LCP）和胞间二氧化碳浓度（C_i）表现相反;在抽穗期,气孔导度（G_s）、LCP和N_area呈先升后降趋势,而PNUE呈相反趋势。每穗粒数和实际产量随着施氮量的增加呈先升后降趋势,而有效穗数呈上升趋势,千粒重和结实率呈下降趋势。随着施氮量的增加,在孕穗期,Q优6号的P_n、N_area和AQE呈先升后降趋势、C_i与之相反,宜香优2115的P_n、N_area和AQE呈上升趋势、C_i呈下降趋势;在抽穗期,两个品种的N_area均呈上升趋势,LCP均呈先升后降趋势。此外,随着施氮量的增加,两个品种产量及其构成因子变化趋势一致,千粒重和结实率均呈下降趋势,实际产量呈先升后降趋势。两个品种间,水稻孕穗期的PNUE,抽穗期的P_n、N_area和PNUE,以及千粒重和结实率均为宜香优2115显著高于Q优6号,每穗粒数和实际产量表现相反。在本试验条件下,回归分析结果表明,Q优6号获得最高产量的施氮量为188.13 kg/hm²,最高产量可达13 237.89 kg/hm²;宜香优2115获得最高产量的施氮量为107.16 kg/hm²,最高产量可达10 027.35 kg/hm²。总的来说,在75~225 kg/hm²的施氮量范围内,增施氮肥能促进叶片气孔张开和吸收CO₂参与光合作用,促进CO₂转化成稳定的碳水化合物,同时提高叶片光合速率和光合氮素利用效率,进而实现高产。     

基于冠层高光谱遥感的杂交水稻植被指数氮素营养诊断模型

以杂交水稻为研究对象,进行两因素裂区试验,主区为品种,副区为施氮水平,分析了4个植被指数（VIs）分别与叶片氮素含量（LNC）、叶片氮素积累量（LNA）和地上部氮素积累量（APNA）之间的相关性,并建立了以VIs为自变量的氮素营养诊断模型。结果表明,4个VIs和LNC、LNA之间均存在决定系数大于0.7的波段区域且波段区域一致,4个VIs和APNA之间的决定系数均较低,仅在0.2左右;比值植被指数（RVI）和LNC之间的决定系数最大值为0.886,对应的波段组合为 694 nm和763 nm;垂直植被指数（PVI）和LNC之间的决定系数最大值为0.869,对应的波段组合为 864 nm和483 nm;差值植被指数（DVI）和LNC之间的决定系数最大值为0.883,对应的波段组合为1 292 nm和1 258 nm;归一化植被指数（NDVI）和LNC之间的决定系数最大值为0.881,对应的波段组合为1 296 nm和1 220 nm。最佳的氮素营养诊断模型为叶片氮素含量诊断模型,其模型表达式为LNC=1E+03NDVI²- 132.55NDVI+3.72,建模集R²、RMSE和RE分别为0.879、0.357%和16.267%,测试集R²、RMSE和RE分别为0.895、0.331%和15.136%。