基于叶片反射光谱估测水稻氮营养指数

【目的】基于叶片反射光谱建立快速、无损监测水稻氮营养指数（nitrogen nutrition index,NNI）的估算模型。【方法】2018—2019年开展2个水稻品种（徽两优898和Y两优900）及5个氮肥梯度（施氮量为0、75、150、225和300 kg·hm^-2,分别记为N₀、N₁、N₂、N₃、N₄）的田间小区试验,测定关键生育期不同叶位叶片反射光谱和植株NNI,构建多种光谱指数的水稻NNI监测模型。【结果】单叶及叶位组合的敏感波段均分布在540 nm的绿光波长处,其与近红外波段构成的窄波段比值指数SR（R₉₀₀,R₅₄₀）可较好反演水稻NNI。但不同叶位叶片窄波段比值指数与水稻NNI的预测精度表现不同,顶3叶（L₃）预测精度最好（R²=0.731,RMSE =0.130,RE=11.6%）,顶2叶（L₂）次之（R²=0.707,RMSE =0.136,RE =12.2%）,顶1叶（L₁）最差（R²=0.443,RMSE =0.187,RE =14.7%）;顶2叶和顶3叶组合平均光谱（L₂₃）的预测精度优于单叶水平和其他叶位组合（R²=0.740,RMSE =0.128,RE =11.5%）。再将窄波段比值指数SR（R₉₀₀,R₅₄₀）近红外与绿光区域分别重采样50 nm和10 nm,所构建的宽波段比值指数SR[AR_{（900±50）},AR_{（540±10）}]模型精度较SR（R₉₀₀,R₅₄₀）未明显降低,且在L₂₃水平下2个模型的模型精度和预测精度基本一致（R²=0.740,RMSE =0.128,RE =11.5%）。水稻NNI小于1时与产量呈线性的正相关关系（P<0.05）,大于1时产量趋于平稳。【结论】L₂和L₃叶片反射光谱为监测水稻NNI的敏感叶位,其中叶位组合L₂₃可提高模型预测精度。基于叶片反射光谱构建的多种波段比值指数（SR（R₉₀₀,R₅₄₀）和SR[AR_{（900±50）},AR_{（540±10）}]）可快速估测水稻NNI,从而为不同传感器对水稻氮营养指数估测监测研究提供了理论依据。     

滴灌加工番茄叶面积、干物质生产与积累模拟模型

以生理发育时间为时间尺度,建立了基于生理发育时间(PDT)的加工番茄叶面积指数(LAI)、比叶面积(SLA)模拟模型,并将叶面积指数模型与基于生理生态过程的光合作用和干物质生产模型相结合,构建了滴灌加工番茄干物质生产与积累的模拟模型。结果表明:PDT法对加工番茄叶面积指数(LAI)与1∶1直线间的决定系数R2、根均方差(RMSE)和模型效率指数(ME)分别为0.926 5、12.87%、0.972 4;SLA法模拟叶面积指数的预测结果与1∶1直线间的R2、RMSE和ME分别为0.675 8、42.24%、0.712 4。本模型对加工番茄地上部干物质量的预测结果与1∶1直线间的R2、RMSE和ME分别为0.990 3、11.91%、0.990 1;而SLA法对加工番茄地上部干物质量的预测结果与1∶1直线间的R2、RMSE和ME分别为0.895 6、31.29%、0.750 4。与SLA法相比,PDT法在改善加工番茄叶面积指数预测精度的同时亦提高了干物质量的预测精度。     

加工番茄地上部干物质分配与产量预测模拟模型

为了探究加工番茄在滴灌栽培条件下地上部干物质分配动态和产量形成过程,该文通过定量分析加工番茄的生长发育特征,设置不同品种的播期试验,构建了基于分配指数(partitioning index,PI)和收获指数(harvest index,HI)的加工番茄地上部干物质分配与产量预测的模拟模型。利用与建模数据相独立的试验资料对模型进行了初步检验,结果表明,模型对不同播期、品种的加工番茄各生育期（出苗至开花、开花至坐果、坐果至红熟、红熟至拉秧期）干物质量,全生育期总干物质量、地上部茎、叶、果干质量的预测结果与1:1直线间的R2分别为0.9754、0.9936、0.9840、0.9713;0.9856;0.9595、0.9798、0.9671;RMSE和RE分别为0.029 t/hm2、11.43%;0.074 t/hm2、5.09%;0.250 t/hm2、6.83%;0.102 t/hm2、5.71%;0.504 t/hm2,8.06%;0.332 t/hm2,14.62%;0.200 t/hm2,10.84%;0.549 t/hm2,18.30%。模型对加工番茄产量的预测结果与1:1直线间的R2为0.9658,RMSE和RE分别为5.806 t/hm2、8.07%。该模型对于不同播期、品种的加工番茄干物质分配与产量的预测值与模拟值之间符合度较高,表明模型具有较好的预测性和适用性。该研究可为滴灌加工番茄精准栽培提供理论参考。     

控释氮肥运筹对钵苗摆栽籼粳杂交稻甬优1540产量及氮肥利用的影响

研究籼粳杂交稻钵苗摆栽超高产栽培模式下适宜的控释氮肥运筹。试验于2016—2017年在安徽庐江进行,以当地高产籼粳杂交稻甬优1540为供试品种,设置控释氮肥一次性基施(single basal application of CRNF,BC)、与尿素分蘖肥配施(basal application of CRNF combined with urea top-dressing at the tillering stage,BC+TU)、与尿素穗肥配施(basal application of CRNF combined with urea top-dressing at panicle initiation,BC+PU)三种运筹模式,以尿素分次施肥(conventional high-yield fertilization,SU)和不施氮肥(0N)为对照,研究控释氮肥运筹对钵苗摆栽籼粳杂交稻产量、氮肥吸收利用及相关农艺指标的影响。结果表明,控释氮肥阶段释放基蘖肥:穗肥比例为7∶3,较传统优化氮肥运筹SU(6∶4)整体表现基蘖肥冗余,穗肥不足,因而BC和BC+TU处理显著降低了钵苗摆栽籼粳杂交稻产量和氮肥利用效率。与BC和BC+TU处理相比,BC+PU通过基肥减量和尿素穗肥配施,在保证水稻营养生长期基本氮素供应的同时,显著增加了穗分化至成熟期氮素吸收,促进了穗分化至成熟期光合物质生产能力,在稳定有效穗数和千粒重的同时,显著提高了钵苗摆栽籼粳杂交稻每穗粒数、结实率和产量,很好的匹配了钵苗摆栽籼粳杂交稻全生育期氮素需求。BC+PU两年的产量和氮肥利用率分别为12.2~13.1 t hm^-2和43.8%~44.1%,分别较BC显著提高7.4%~9.2%和48.5%~59.9%,较BC+TU显著提高8.0%~11.9%和63.9%~74.5%。另外,BC+PU的产量和氮肥利用率与SU无显著差异,但由于大幅降低了施氮人工成本,最终提高净收益6.5%~12.3%。在籼粳杂交稻钵苗摆栽超高产栽培模式下,采用70%控释氮肥+30%尿素穗肥处理可有效取代常规尿素分次施肥,获得无显著差异的水稻产量和氮肥利用效率,同时进一步提高经济效益。     

水稻规模化种植模式下产量及经济效益评估

水稻规模化种植已成为水稻集约化生产的重要标志,本研究对安徽省霍邱县300个种植大户展开系统问卷调查,分析水稻规模化种植者年龄结构分布、种植规模大小、种植模式及其产量水平以及经济效益。结果表明,种植者年龄分布主要介于40~60岁,合作社经营模式（H3）年龄更趋于年轻化,且H3模式的产量水平和经济效益均明显高于普通大户（H1）和家庭农场（H2）种植模式;平均种植面积以H3最大,其后依次为H2和H1。深入分析认为：年龄偏老龄化和种植面积过大是限制高产形成的重要因子之一。在机插及直播水稻条件下,经济效益分别较人工手插秧高出27.13%~36.85%和17.45%~22.40%。综上所述,在增大轻简栽培水稻（机插和直播水稻）比重基础上,以合作社经营模式为主的种植大户可能是进一步提高水稻规模化生产潜力的重要突破口。     

钵苗摆栽籼粳杂交稻和常规粳稻丰产优质适宜施氮量分析

研究钵苗摆栽下籼粳杂交稻、常规粳稻丰产优质施氮量及综合效益,提出安徽沿江地区钵苗摆栽下适宜粳稻类型及施氮量。于2016—2017年连续2 a开展大田试验,以当地主栽籼粳杂交稻甬优1540和常规粳稻镇稻18为供试品种,设置0、195、255、315、375 kg/hm~2共5个氮肥水平(分别用N0、N195、N255、N315、N375表示),研究不同施氮水平对钵苗摆栽下不同类型粳稻产量、品质、相关农艺性状及经济效益的影响。结果表明,籼粳杂交稻甬优15402a均在N315处理下产量最高,达到10.30～11.55t/hm~2。常规粳稻镇稻18各施氮处理下水稻产量无显著差异,产量为7.43～8.91 t/hm~2。增施氮肥,不同程度增加了2个品种的糙米率、精米率和蛋白质含量,提高了加工品质和营养品质,但垩白率和垩白度整体有所提高,直链淀粉含量增高,不利于外观品质和食味的改善。甬优1540在N315处理下的整精米率与N375无差异,且在N315处理下的垩白度与N195无显著差异。另外,镇稻18在N195处理下的整精米率、蛋白质含量、垩白度和直链淀粉含量与其他氮肥处理无显著差异。钵苗摆栽下籼粳杂交稻丰产优质施氮量为315kg/hm~2,常规粳稻为195 kg/hm~2。在适氮水平下,钵苗摆栽甬优1540较镇稻18提高水稻产量22.9%～23.2%,整精米率2.15%～4.50%,蛋白质含量30.44%～37.41%,经济效益51.07%～53.33%,同时降低垩白度9.52%～13.73%。总的来说,在适宜氮肥水平下,钵苗摆栽下籼粳杂交稻较常规粳稻提高了水稻产量、品质和经济效益。     

宽窄行配置对机插中晚稻生长特性及产量的影响

为了探讨不同行距配置对机插单季中稻和双季晚稻生长特性及产量的影响,以单季中稻丰两优香1号和徽两优898以及双季晚稻镇稻18和上农粳2号4个品种为材料,开展了等行距25、30 cm,宽窄行20 cm+30 cm、25 cm+30 cm、25 cm+35cm共5种机插水稻行距配置对比试验,分析了插秧后不同品种水稻农艺性状和产量,对不同品种机插水稻的株高、叶面积指数、茎蘖动态、干物质累积量、产量及其构成因素等方面进行比较。结果表明:1)在5种行距配置下,各生育期株高受品种遗传特性影响,不同行距配置间差异不显著,叶面积指数、茎蘖数和干物质累积量在不同行距配置间差异极显著(P0.01),但各品种机插水稻生长特性随行距配置变化趋势不同,单季中稻品种叶面积指数、分蘖稳定后的茎蘖数、分蘖成穗率、干物质累积量和生长率均在宽窄行25 cm+35 cm配置下最大,且随着行距配置的增大而增大,而双季晚稻品种各项生长指标则在宽窄行20 cm+30 cm配置下最大,且随行距配置增大而减小。2)在产量构成因素中,受行距配置影响较大的是有效穗数(变异系数1.93%~7.50%)、穗粒数(变异系数1.58%~6.08%)和结实率(变异系数0.86%~4.54%),较小的是千粒质量(变异系数0.81%~2.70%)和穗长(变异系数0.89%~2.82%)。3)单季中稻在宽窄行25 cm+35 cm配置下产量最高,双季晚稻则在宽窄行20 cm+30 cm配置下产量最高,各产量构成因素峰值基本与产量峰值接近。研究结果可为安徽省沿江江淮地区机插单季中稻和机插双季晚稻配套品种选用及栽植行距设置提供参考。     

滴灌春小麦的籽粒灌浆特性

为了解滴灌春小麦的籽粒灌浆特性,以新春6号和新春19号为试验材料,应用Logistic方程对畦灌、滴灌以及底墒水+滴灌三种灌溉模式下春小麦籽粒灌浆过程进行了模拟分析。结果表明,底墒水+滴灌、滴灌相对畦灌能够延长春小麦籽粒灌浆持续时间,推迟最大灌浆速率到达时间,尤以底墒水+滴灌作用最明显。灌溉模式对籽粒灌浆各时段参数的影响在品种间也存在一定差异。     

膜下滴灌制种玉米需水量与需水规律的研究

[目的]定位监测高产膜下滴灌制种玉米田间土壤水分动态变化,为膜下滴灌制种玉米拔节后水分管理提供理论依据.[方法]采用时域反射仪(TDR)对膜下滴灌制种玉米田间土壤水分动态变化连续监测并分析干物质的积累情况,运用水分平衡法计算膜下滴灌制种玉米各生育时期耗水量和水分生产率.[结果]拔节期至灌浆期45d左右是玉米耗水高峰期,日平均耗水强度为6.4 mm;灌浆期日耗水强度为3.2 mm.[结论]制种玉米拔节后根区的土壤体积含水量总是维持在23.5;～31.4;(田间持水量的60;～80;).     

沿江双季稻北缘区气象要素分布及其对双季稻生长发育的影响

为探究沿江地区双季稻生产季主要气象要素分布及其对双季稻生育特征的影响,以18个常规早、晚稻品种为供试材料,连续3年进行定位栽培试验。结果表明,双季稻生产季气象要素分布与其生长发育密切相关,早稻季移栽期日均温与缓苗时间(-0.725^**)呈极显著负相关,移栽期至始穗期日最低温度与单位面积有效穗数(0.564^**)和产量(0.805^**)呈极显著正相关,抽穗扬花期日降水量与结实率(-0.695^**)呈极显著负相关,灌浆期日降水量与结实率(-0.663^**)呈极显著负相关,日照时数与产量(0.535^**)呈极显著正相关;晚稻季移栽期日均温与缓苗时间(0.787^**)呈极显著正相关,抽穗扬花期日降水量与结实率(-0.741^**)、产量(-0.565^**)呈极显著负相关,灌浆期日降水量与结实率(-0.663^**)呈极显著负相关,灌浆期日均温和日照时数(0.504^**