考虑植株氮垂直分布的夏玉米营养诊断敏感位点筛选

探明夏玉米氮素营养生化指标(叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶片氮含量和叶片氮积累量)与叶片SPAD值垂直分布特征及两者间定量回归关系,确立基于叶绿素仪的夏玉米氮营养无损诊断敏感叶位和叶片部位,以实现氮营养时空变化的快捷和精准监测。利用2018-2019年连续2季不同氮营养水平下夏玉米关键生育期主茎各叶位(顶1叶~顶12叶,TL1~TL12)和叶片部位(每张叶片从叶片基部开始根据叶片长度每20%分为1个测试区间) SPAD值及氮营养指标数据,研究基于偏最小二乘(partial least square, PLS)回归模型的夏玉米不同位点SPAD值与氮营养指标间关系,确定可稳定指示夏玉米氮营养空间异质性变化的敏感叶位及叶片部位。结果表明,不同叶位间夏玉米叶片SPAD值和氮营养指标于植株间分布均呈典型的"钟型"特征,至TL5或TL6时达至峰值。同一叶位不同部位间SPAD值由20%至100%位点时则逐步升高,且80%~100%位点间无显著差异(P>0.05)。PLS分析结果显示,夏玉米不同叶位SPAD值与氮营养指标间模型精度决定系数(coefficient of determination, R2)和相对分析误差(relative percent deviation,RPD)范围分别为0.693~0.821和1.425~2.744。不同测试位点R2和RPD值范围则分别为0.660~0.847和1.607~2.451,满足模型精确诊断需求。此后,基于PLS模型中各叶位和叶片部位无量纲评价指标变量重要性投影值(variable importance for projection,VIP),确定顶4叶(TL4)完展叶60%~80%区间为夏玉米氮营养诊断的敏感区域,VIP值均高于临界值1.40,预测效果较为理想。研究可为实现氮营养的高效、快捷诊断和精准施氮提供参考。     

养分专家系统推荐施肥对冬小麦产量、养分转运及肥料利用的影响

为探究冬小麦科学施肥技术,明确养分专家系统推荐施肥对冬小麦产量、养分积累转运与利用的影响,于2018—2019年分别在河南省鹤壁市和新乡市以冬小麦(鹤壁、新乡试验品种分别为‘郑麦7698’和‘郑麦366’)为试验材料,设置7个处理[农民习惯施肥(FP)、当地推荐施肥(ST)、养分专家系统推荐施肥(NE)、在NE基础上配施缓控释氮肥(RNE)、在NE基础上不施氮肥(NE-N)、在NE基础上不施磷肥(NE-P)、在NE基础上不施钾肥(NE-K)],探究不同施肥处理对冬小麦氮、磷、钾养分转运分配规律和肥料利用效率的影响。结果表明,冬小麦氮、磷、钾施肥量NE较FP处理分别降低16.2%、43.3%、-13.2%(鹤壁)和19.5%、48.0%、-57.9%(新乡);冬小麦产量NE与FP处理无显著性差异,RNE与FP处理存在显著性差异;NE、RNE较FP处理分别增产4.7%～6.6%、5.5%～9.6%(P0.05)。进一步研究表明,NE、RNE处理可显著增加地上部植株养分含量和积累量(P0.05),其花后干物质积累量较FP处理增加9.2%～14.0%、11.9%～18.6%;花前氮、磷素转运量和钾素转运对籽粒钾素积累贡献率均有提高,基于养分专家系统推荐施肥的氮、磷、钾肥平均利用效率分别为42.1%、19.2%、46.6%,平均农学效率分别为11.5kg·kg~(-1)、13.2 kg·kg~(-1)、13.3 kg·kg~(-1)。综上可知,小麦养分专家系统指导优化了氮、磷、钾肥的施用量和施用方法,促进了小麦对氮、磷、钾养分的吸收利用,提高了肥料利用率,具有良好的增产效果,可以在河南地区推广应用。     

基于高光谱的冬油菜植株氮素积累量监测模型

为无损和定量研究高光谱技术在冬油菜植株氮素积累量(PNA,plant nitrogen accumulation)时空变化监测的适宜性及准确性,该文以两年田间氮肥水平试验为基础,采用单变量线性和非线性回归方法,建立基于特征光谱参数的冬油菜P NA高光谱估算模型。结果表明,采用比值光谱的方法可显著提高冬油菜冠层光谱反射率与PNA间的相关性,其最佳的波段组合为1 259 nm与492 nm处光谱反射率比值(R1259/R492),决定系数R2为0.85。高光谱参数间,以比值植被指数(RVI-5)、归一化光谱指数(NDSI)、线性内插法红边位置(REIP)、三角植被指数(TVI)、742 nm处一阶微分光谱值(FD742)和红边面积(SDR)等光谱参数与PNA相关性较好(平均R2和标准误SE分别为0.69和42.70),且以FD742表现最优(R2=0.79,SE=35.66)。精度分析结果显示,以光谱参数R1259/R492和FD742为自变量的指数方程模型作为高光谱监测油菜PNA的最佳模型,各生育期Noise Equivalent(NE)均较低且表现稳定,同时模型估测精度较高,R2分别为0.98和0.98,相对均方根误差RRMSE分别为0.73和0.72,相对误差MRE分别为14.42%和10.31%。该方法为快捷和精确评估冬油菜PNA提供了新的研究思路。     

施磷水平对菊芋块茎产量、品质、植株生理特性与磷利用率的影响

探究不同磷肥施用量对菊芋块茎产量、品质、植株理化特性及磷肥利用率的影响,为实现菊芋高产优质栽培和农田磷素高效利用与科学施磷提供参考依据。于2019-2020连续两年分别于河南省原阳县和方城县布置磷肥用量田间试验,2019年设0、60、120、180和240 kg P₂O₅·hm^-2 5个磷肥用量水平,2020年则分别设0、45、90、135、180和225 kg P₂O₅·hm^-2 6个施磷水平。研究磷肥施用对成熟期菊芋块茎产量、品质（菊糖、还原糖含量）以及营养生长和生殖生长期地上部植株磷素积累量、叶片绿原酸、SPAD值、可溶性糖、可溶性蛋白含量等理化指标的影响,计算分析菊芋收获指数、磷肥利用率和农学效率等肥料吸收利用状况。结果表明：磷肥供应均显著提高2019和2020年菊芋块茎产量,肥料效应呈“线性+平台”趋势变化,适宜施磷量分别为155和107 kg·hm^-2。此外,磷肥供应显著提高菊芋块茎菊糖和还原糖含量。与不施磷相比,2019-2020年度块茎总糖含量增幅分别平均为11.6%和18.3%。各生育期菊芋地上部植株磷素积累量、叶片绿原酸含量、SPAD值、可溶性糖和可溶性蛋白含量均随施磷量增加而明显提高。菊芋磷素收获指数（PHI）、磷肥利用率（AUP）和农学效率（AEP）均随着磷肥用量增加而明显下降,施磷处理两年平均PHI、AUP和AEP分别为0.813、15.1%和23.9 kg·kg^-1。因此,合理施磷可显著提高菊芋成熟期块茎产量、改善品质,增强各生育期生理活性。在本试验条件下菊芋适宜施磷量为105~150 kg·hm^-2。     

养分专家系统推荐施肥对夏玉米生理特性及产量的影响

为探究养分专家系统推荐施肥对夏玉米生理特性的影响,于2019年6月—10月在河南省鹤壁市、新乡市两地同步开展肥效田间试验,设置农户施肥(FP)、经验施肥(ST)、养分专家推荐施肥(NE)、在NE基础上施用缓控释肥(RNE,50％包膜氮肥,施肥量同NE)、在NE基础上不施氮肥(NE-N)、在NE基础上不施磷肥(NE-P)、在NE基础上不施钾肥(NE-K)共7个处理.以夏玉米浚单22为试验品种,于关键生育时期测试叶片叶绿素、冠层光合有效辐射、光合速率和叶片解剖结构,并于成熟期测定产量,分析计算肥料利用特征,研究不同施肥措施对夏玉米产量和光合生理特性的影响.结果 表明:基于养分专家系统的推荐施肥(NE、RNE)处理较肥料减施状态下(NE-N、NE-P、NE-K)处理分别增产28.69％、23.23％、22.89％,较FP平均增产16.62％、11.40％.氮、磷、钾合理施用有效降低叶片胞间CO2浓度、提高净光合速率,并且对叶片解剖结构和叶绿素含量具有积极影响,光合有效辐射分量在夏玉米整个生育期内对产量的影响较大.进一步研究表明,NE处理氮、磷、钾肥料利用率平均为29.63％、15.23％、40.55％,肥料农学效率分别是11.95、22.59、24.49 kg?kg-1.综上可知,氮磷钾合理施肥显著改善夏玉米生育期叶片的光合性能,提升肥料利用率,促进干物质的合成,提高了夏玉米产量.     

控失尿素减施及不同配比对夏玉米产量及氮肥效率的影响

添加纳米矿物类控失剂的控失尿素可通过吸附作用,减少施入土壤后的氮素损失,明确该控失尿素施用量、与常规尿素合理配比在夏玉米上的效应,可为夏玉米一次性施肥、氮肥减施增效提供依据。在不同产量水平(高、中、低产田)土壤上,通过田间试验研究常规尿素(纯氮210 kg hm^–2)、控失尿素常量及减施(减量10%,即纯氮189 kg hm^–2;减量20%,即纯氮168kghm^–2)、控失尿素与常规尿素配施(配比分别为7∶3、5∶5和3∶7)对夏玉米产量、地上部生物量、养分积累量、光合特性及氮肥利用效率的影响。结果表明,氮肥施用可显著提高夏玉米产量,常量控失尿素施用下夏玉米增产率达22.96%～27.55%,在高、中产田上产量较常规尿素有显著提升。与常量控失尿素相比,控失尿素减施10%和20%通过提升穗粒数使得高、中产田夏玉米产量不降低,控失尿素减施20%处理下高产田氮肥利用率高达41.60%。控失尿素与常规尿素7∶3配施下的氮素积累量与常量控失尿素处理无显著差异,高产田和中产田夏玉米产量、秸秆干物重均未显著降低,同时可显著提高低产田夏...     

应用数字图像技术进行水稻氮素营养诊断

【目的】研究田间试验条件下水稻不同生育期冠层图像色彩参数(G、NRI、NGI、NBI、G/R和G/B)及植株氮素营养指标(叶片含氮量、植株全氮含量、生物量、氮素累积量和冠层NDVI值)的时空变化特征,并分析两者间的相关性,确立水稻氮素营养诊断的最佳色彩参数和方程模型,为探明数码相机在水稻上的适宜性及精确诊断水稻氮素营养状况提供理论基础。【方法】于2013年5月9月在湖北省武汉市华中农业大学试验基地(30°28'08'N,114°21'36'E)采用不同施氮处理的田间试验,以籼型两系杂交稻"两优6326"为供试作物,设置4个施氮水平:0、75、150和225 kg/hm2(分别以N0、N75、150和N225表示),3次重复,随机区组排列。分别在水稻分蘖期、拔节期、孕穗期和灌浆期采用数码相机(Nikon-D700,1200万像素)获取水稻冠层图像,应用Adobe photoshop7.0软件直方图程序提取图像的红光值R、绿光值G和蓝光值B,研究数码相机进行水稻氮素营养诊断色彩参数,确定植株氮素营养指标诊断模型。【结果】较对照(N0)相比,分蘖期、拔节期、孕穗期和灌浆期3个施氮处理水稻地上部生物量、叶片含氮量、植株全氮含量、氮素累积量、冠层NDVI值和成熟期产量增幅分别平均为40.7%98.0%、42.4%72.4%、36.2%85.3%、125.5%209.1%、51.3%60.6%和60.1%117.0%,差异显著。水稻不同生育期各冠层数字化指标G、NRI、NGI、NBI、G/R和G/B与上述氮素营养参数相关性差异较大,且以数字图像红光标准化值NRI表现最佳,建议作为应用数码相机进行水稻氮素营养诊断的最佳冠层图像色彩参数指标。进一步分析表明,可以用统一的线性回归方程来描述不同生育期、不同氮素水平下水稻植株氮素营养指标随冠层色彩参数NRI的变化模式。【结论】数码相机进行水稻氮素营养诊断测试结果稳定,具有快速、便捷、非破坏性等优点,冠层色彩参数NRI与水稻氮素营养指标和产量之间均表现出较好的相关性,满足氮素营养无损诊断的需求,对实时、快速监测水稻长势状况及氮素营养丰缺水平具有较高的可行性,有望发展成为新时期作物氮素营养无损诊断技术的潜力。     

施氮模式对玉-麦周年轮作系统产量和氮吸收利用的影响

为明确适宜豫北平原夏玉米-冬小麦一体化种植的高效施氮管理模式,2016—2017年分别在豫北典型高产田区河南省鹤壁市和中产田区河南省原阳县开展了夏玉米-冬小麦周年轮作不同施氮模式对夏玉米与冬小麦产量、氮素吸收和利用效率影响的田间试验。共设5种处理:不施氮肥(T1)、普通尿素按210 kg(N)?hm?2一次性基施(T2)、普通尿素分次施用且总施氮量同T2(T3)、控释尿素与普通尿素配比氮素减量施用(T4)和控释尿素与普通尿素配比氮素足量施用(T5)。分别于夏玉米和冬小麦关键生育期测试叶片SPAD值、植株与籽粒氮含量及生物量等氮营养指标,并于成熟期测定产量和产量构成因子,分析计算植株氮积累量与吸收利用特征。结果表明,处理间,高、中产区夏玉米与冬小麦产量、产量构成因子及氮素营养指标整体变化趋势均为T5T4T3T2T1。产区间,各处理夏玉米和冬小麦产量性状及氮营养指标均表现为高产区显著优于中产区。综合各处理平均值,高产区夏玉米产量、植株氮含量和氮素积累量相比于中产区分别平均提高58.0%、19.2%和47.1%,冬小麦增幅则分别为34.7%、33.3%和85.9%。氮利用效率方面,高、中产田在氮肥表观利用率、氮肥农学效率和100kg籽粒需氮量变化趋势均表现为T5T4T3T2T1,处理间差异显著;氮素收获指数则与此相反。豫北平原夏玉米-冬小麦周年轮作制在作物稳产甚至增产条件下,采用尿素与缓释氮肥掺混配施的氮肥优化施用模式不仅可有效减少肥料用量,还能显著提升肥料利用率,降低氮肥损失。     

氮磷钾配施对菊芋产量和生理特性的影响

探究菊芋氮磷钾肥效应及增产增效机理,为菊芋科学施肥提供依据.以'南菊芋1号'为试验材料,2019年3月～11月于河南省原阳县开展氮磷钾肥配施大田试验,设置不施肥(CK)、磷钾配施(PK)、氮钾配施(NK)、氮磷配施(NP)、氮磷钾配施(NPK)和高氮-磷钾施肥(HN)6个处理,研究不同肥料配施对菊芋块茎产量、叶片光合色...     

氮磷钾肥优化配施对冬小麦产量与养分吸收利用的影响

为探究氮磷钾肥优化配施对冬小麦产量、养分吸收和积累以及利用特性的关系,推动高产高效施肥,于2017—2018年在河南省的鹤壁市和焦作市同步开展冬小麦田间试验,分析不施肥(CK)、磷钾肥配施(CF-N)、氮钾肥配施(CF-P)、氮磷肥配施(CF-K)、氮磷钾肥优化配施(CF)、控释尿素与普通尿素1:1配施(CRU)和农民习惯施肥(FP)对冬小麦产量、地上部养分积累和吸收利用效率的影响。结果表明,CF能显著提高冬小麦产量,其两地产量平均值分别较CK和FP提高30.27%和6.50%;与FP相比,焦作市CF的氮、磷、钾素积累量分别提高20.69%、1.03%和23.16%,鹤壁市则分别提高9.99%、3.27%和13.88%;两地CF氮、磷、钾肥利用率较CRU分别平均提高9.57、7.17和9.83个百分点,农学效率分别平均提高0.85、2.20和2.25个百分点。综上,采用氮、磷、钾肥用量分别为240、105、90 kg/hm²,并按照基肥与拔节肥1:1配施的CF处理可显著提高冬小麦产量及养分吸收利用效率。