棉花氮素和SPAD值叶位分布规律研究

 在盆栽和大田氮肥试验的基础上,研究棉花氮素和叶绿素含量（SPAD值）随叶位的空间分布特征,并对不同叶位叶片的含氮率、SPAD值之间及其与总叶片含氮率和植株含氮率之间的相关性进行了分析。结果表明棉花不同叶位叶片含氮率、叶绿素含量、SPAD值均存在差异,增加施氮量能提高叶片含氮率、叶绿素含量和SPAD值,同时减小叶位间的差异;SPAD值对氮素的敏感性为倒4叶最高,倒2叶最低,而倒1、倒3叶的敏感性排序因品种不同而不同;蕾期、初花期和盛花期均以倒4叶与总叶片及植株含氮率相关系数最高;且适宜氮素水平下,初花期倒4叶SPAD值的变异系数最小。以某一特定叶片的SPAD值或以叶色差的大小来诊断棉花氮素营养状况时,倒4叶是较为理想的指示叶。     

棉花主茎叶SPAD值与氮素营养诊断研究

选用美棉33B和泗棉3号两个叶色深浅差异明显的品种,设置氮素水平（0、120、240、360和480 kg hm^-2纯氮）试验,研究棉花主茎叶SPAD值的叶位分布,对棉花进行氮素营养诊断。结果表明,棉花主茎顶部4张定型叶片的SPAD值对施氮水平反应的敏感程度存在显著差异,随施氮量增加,棉花主茎顶1、2、3、4定型叶SPAD值的大小位次发生明显变化,其中以顶1定型叶对施氮量增加的响应最为敏感,顶4定型叶最为迟钝。利用顶1定型叶与顶4定型叶SPAD值的相对差值,可较精确地诊断棉花的氮素营养水平,并能克服品种和生育时期不同的影响,是一种具有普适性的棉花氮素营养诊断指标。     

棉花上部叶片叶绿素SPAD值动态变化研究

为了探索利用叶绿素SPAD值在不同生育阶段进行棉花营养诊断的方法,以2个早熟品种（‘中棉所36’、‘中棉所50’）和2个中熟品种（‘中棉所41’、‘鲁棉28’）为对象,研究了棉花主茎倒1至倒4叶在全生育期的叶绿素SPAD值动态变化,并研究了氮、磷施用量对鲁棉28蕾期、花期和吐絮期主茎功能叶的SPAD值影响。结果表明：2个早熟品种的棉花主茎叶全生育期SPAD值呈现倒一叶<倒二叶<倒三叶<倒四叶的规律,2个中熟品种在盛铃期以前主茎4片叶SPAD值也呈现和早熟品种一样的规律,但盛铃期以后SPAD值叶序变化不规则。在吐絮前,棉花主茎倒四叶SPAD值可以作为棉株营养诊断的参考,早熟品种棉花主茎倒一叶或倒二叶吐絮前10天和吐絮后10天左右的SPAD差值大小可以作为棉株衰老程度的参考值,中熟品种棉花主茎倒三叶吐絮前15天和吐絮后15天左右的SPAD差值大小可以作为棉株衰老程度的参考值。本试验条件下,纯氮用量高于270 kg/hm2,吐絮期主茎功能叶SPAD值与不施氮处理差异极显著,高氮处理利于主茎功能叶在吐絮期维持较高的SPAD值;纯P2O5用量在120 kg/hm2即能使吐絮期主茎功能叶维持较高的SPAD值,增加磷肥用量SPAD值反而下降。     

采用SPAD仪进行甜菜氮素营养诊断技术研究

为研究甜菜大田栽培及生产过程中氮素的营养状态,以便及时补充氮素亏缺,使用SPAD-502仪(soil plant analysis development)测定了甜菜叶片不同叶位和叶序的SPAD值,发现SPAD值的分布特点及其规律性,建立了基于SPAD值的氮素营养快速诊断方法。试验设计了室内盆栽及田间试验,对不同基因型、不同发育阶段甜菜叶片不同叶位叶序的SPAD值进行测定,统计并分析SPAD值与叶片的叶绿素含量及植株全氮含量的相关性。结果表明：甜菜叶片SPAD值在不同叶位及叶序上有差异,其中叶片尖部SPAD最大值出现的次数与叶片侧缘部和叶片基部相比较有较明显优势,施氮及不施氮处理均达到50%以上;4~6片真叶期后最高叶片SPAD值与测得的同株叶片的SPAD值有较显著的相关性,所以最高叶片的叶片尖部可作为甜菜叶片SPAD值的最适测定部位;增加施氮量能提高叶片SPAD值;不同品种间叶片SPAD值也有差异;SPAD值与不同发育阶段甜菜叶片的叶绿素含量以及植株全氮含量分别建立线性方程,拟合后发现叶片SPAD值和总叶绿素含量之间为极显著相关,与植株含氮量之间为相关性显著。因此,利用叶片SPAD值可实时监测甜菜生长与光合效应,进行氮素营养的快速诊断。     

叶绿素仪在棉花氮肥推荐中的研究进展

叶绿素仪(SPAD-502)在监测棉花氮素营养水平和及时提供追肥所需的信息方面有快速、简便、无损的特点,但其精度受到各种因素的影响,总结了不同棉花品种上部叶片的叶绿素SPAD值全生育期变化规律以及叶位、样本量、施氮施磷水平等因素对其精度的影响。提出了通过量化SPAD读数与植株氮含量及衰老程度的关系,明确不同生育时期正常营养状态下的SPAD读数临界值,可提高棉花氮素营养诊断精度。最后进一步提出了运用叶绿素仪进行棉花氮素营养诊断尚需解决的几个问题。     

应用SPAD-502进行小麦氮素营养诊断的初步研究

试验研究分析了小麦在不同氮素水平下氮素和叶绿素计值(SPAD,SoilandPlantAnalyzer Development)的叶位分布特点,以及小麦叶片氮素含量和SPAD值的相关性,探讨应用SPAD-502进行小麦氮素营养诊断的理论依据。通过沙培试验,利用叶绿素仪SPAD-502测定了不同氮素水平小麦(新春11号)在不同生育时期(分蘖期、拔节期)叶片的SPAD值、叶绿素含量及植株全氮含量,在此基础上分析了小麦叶片的SPAD值与植株叶绿素含量、全氮含量的关系,目的在于为SPAD快速诊断施肥法在小麦等作物上的应用提供理论依据。结果表明:叶绿素与小麦不同叶位叶片SPAD值含量呈显著正相关;全氮含量与小麦叶片SPAD值呈正相关,因此,可以用SPAD值估算全氮含量,从而为小麦氮素营养状况提供诊断,但是全氮含量与不同叶位SPAD值的关系表现不一致。     

基于叶片SPAD的棉花氮营养指数估算研究

为了探究不同施氮处理对棉花叶片SPAD值、生物量和氮营养指数(NNI)的影响,通过两年田间试验,设置5个施氮水平（即0、120、240、360、480 kg/hm²）,开展棉花叶片SPAD值、氮素吸收分配规律和生物量变化的研究。研究结果发现：棉叶SPAD值随施氮量增加呈增加趋势,在N4处理下获得最大值;建立棉花氮浓度稀释模型：N_c=3.02W_max^-0.24,分析表明棉叶SPAD与NNI之间呈正相关关系,相关系数R²为0.05~0.74;经验证,棉花不同生育时期的模型模拟性能较好,出苗后97天时相关系数达到最大。棉花叶片SPAD值与临界氮浓度存在显著的正相关关系,可以作为棉花氮营养诊断的指标。     

基于SPAD值的棉花氮素营养诊断研究

传统的作物氮肥营养诊断耗时耗力,针对这一问题设置0 kg/hm2、160 kg/hm2、320 kg/hm2和480 kg/hm24种施氮量,分别记为N0、N160、N320和N480,研究4种施氮量下棉花倒四叶与叶色值(SPAD值)之间的关系,旨在为棉花氮肥营养的实时监测提供一种新手段。结果表明,在蕾期和盛花期棉花叶片倒四叶氮含量与SPAD值的相关性分别达0.861 7和0.822 3,说明可以用SAPD值来实施监测棉花氮肥营养,从而科学指导棉花氮肥的施用。     

使用叶绿素仪进行马铃薯氮素营养诊断的样本数确定

获得准确且稳定的SPAD值是使用叶绿素仪进行马铃薯氮素营养诊断的关键,而叶片SPAD值受多种因素影响,其中测定样本的大小直接影响植株SPAD平均值的稳定性。为了获得稳定且能准确反映马铃薯氮素营养状况的SPAD值,2011-2012年在内蒙古两地进行了田间试验,以确定适宜的测定样本数。结果表明,在充足供氮情况下,植株SPAD值变异较小;而氮素供应不足时,植株间SPAD值变异增加。根据两地试验结果,确定马铃薯氮素营养诊断的适宜样本数为30株。     

地面数字图像技术在棉花氮素营养诊断中的初步研究

为了探讨利用图像处理技术进行棉花氮素营养诊断的可行性,通过多水平的氮肥田间试验,采用数码相机获取棉花冠层图像,分析了不同氮水平下棉花冠层图像色彩参数与施氮量、产量及多个氮素营养诊断指标之间的关系.研究表明:南疆畦灌条件下,氮素营养水平直接影响到棉花冠层光谱反射特性.红、蓝光标准化值与铃期施氮量、产量之间有极显著的线性负相关关系,采用R/(R G B)、B/(R G B)值可以直接用来诊断棉花铃期的氮素营养状况,或间接估测产量;铃期绿光值G和绿光与红光比值G/R与叶柄硝酸盐浓度、植株全氮和地上部生物量之间都有较大的相关性,可以较为灵敏地反映棉花氮素营养水平,适宜作为氮素营养诊断指标.因此,应用数字图像技术进行棉花氮素营养诊断是可行的.     

利用叶绿素计对短季棉氮素营养诊断的初步研究

研究了以叶绿素计诊断短季棉的氮素营养。结果表明，不同生育时期功能叶叶绿素计读数与叶绿素含量、全氮含量(Na，Ndw)及施氮水平呈极显著线性正相关，其中对Na的正相关高于Ndw；与光合强度呈极显著指数相关；与产量、三桃数呈极显著二次曲线回归。获得了不同生育时期叶绿素计诊断指标。叶绿素计变动1格的参考施氮量为23.3~25     

Preliminary Screening of Low Nitrogen-Tolerant Cotton Genotypes at Seedling Stage

[Objective] The aim of this study was to screen cotton varieties (lines) able to tolerate low nitrogen conditions, thereby tapping the potential of cotton to absorb and utilize nitrogen. [Method] This study analyzed the differences and correlations between the main cotton agronomic traits under two nitrogen levels using the sand culture method and 270 cotton varieties from different generations in three major cotton regions as materials. Principal component analysis and the membership function method were used to screen for low nitrogen-tolerant cotton varieties. [Result] The seven agronomic traits of 270 varieties varied greatly with different nitrogen levels. The coefficients of variation were all above 10 except for the SPAD value in four batches, and root biomass and cotton plant biomass in the first batch under low nitrogen level. The variation coefficient of nitrogen accumulation reached 60.02. The maximum relative value of SPAD, leaf area, and root biomass was greater than 80% in the first batch. The maximum relative values of SPAD, plant height, root biomass, shoot biomass, and cotton plant biomass were greater than 80% in the third and fourth batches, indicating that there are low nitrogen-tolerant genotypes in the selected materials. [Conclusion] Preliminary screening identified 32 low nitrogen-tolerant cultivars, including CCRI 35, CCRI 69, Yumian 12, Xinluzao 12, and Xinluzao 23. Furthermore, 32 varieties sensitive to nitrogen stress, including CCRI 64, CCRI 662, Xinluzhong 15, and Xinluzao 53, were identified.     

基于数码图像的棉花叶片氮含量估测研究

为了探究利用数码图像处理技术诊断棉花氮素营养的最佳图像特征参数和最佳叶位,以‘新陆早53号’为材料,使用智能手机获取棉花不同叶位叶片图像,利用数字图像处理技术提取叶片图像颜色和纹理特征参数,分析叶片氮含量和特征参数的相关性,构建基于不同图像特征参数的氮含量估测模型。结果表明：颜色特征参数r、G/(B+R)、G/B和纹理特征参数COR、ASM与叶片氮含量相关性较好,相关性系数(r)均大于0.55。基于颜色-纹理综合特征参数构建的氮含量估测模型均优于基于颜色或纹理特征参数所建模型,其中倒4叶氮含量估测模型最优,模型决定系数(R²)为0.875、均方根误差(RMSE)为1.324、相对误差(RE)为8.09%。因此,利用数字图像处理进行棉花氮素营养诊断时,应选择的最佳图像特征参数为r、G/(B+R)、G/B、COR、ASM,应选择的最佳叶位为棉花倒4叶。     

棉秆还田和有机无机复混型肥料对蕾期棉花生长及氮肥利用率的影响

为了探索不同施肥方式对黄河三角洲滨海盐碱地棉花生长的影响,在该区域内通过田间小区试验研究了3种施肥方式（常规施肥、常规施肥+棉秆还田、有机无机复混型肥+棉秆还田）和3种棉秆还田量（10 t/hm2、15 t/hm2、20 t/hm2）对蕾期棉花农学性状、干物质积累、叶片SPAD值和氮肥利用率等的影响。结果表明：与常规施肥处理相比,棉秆还田和有机无机复混型肥+棉秆还田的相关处理对蕾期棉花的农学性状有改善效果,两类处理均增加了棉花株高、分枝数和茎干重,但对棉花根长的影响不明显,除了低量棉秆还田(10 t/hm2)处理外,其他处理均增加了棉花蕾数;棉秆还田和有机无机复混型肥+棉秆还田施肥类型的中、高棉秆还田量（15 t/hm2和20 t/hm2）处理促进了棉株叶片和整株的干物质累积,同时促进了氮素向棉花叶片和蕾的转移;有机无机复混型肥+棉秆还田处理提高棉株的氮肥利用率达16.77%~23.39%,与常规施肥处理差异达显著水平(P<0.05);蕾期棉花叶片的SPAD值与叶片的含氮量、棉花的氮肥利用率均呈正相关,其相关系数分别为0.6088和0.5879。     

氮肥和DPC用量对棉花叶片叶绿素含量和SPAD值的影响

 在大田条件下研究了氮肥和缩节胺（DPC）用量对中早熟棉花品种豫杂35和早熟品种银山1号叶片叶绿素含量、SPAD值的影响。结果表明,随着施氮量或DPC用量的增加,两个品种的叶片叶绿素含量和SPAD值均呈增加趋势。叶片叶绿素含量和SPAD值呈正相关关系,但生育后期叶绿素含量的下降明显快于SPAD值,表现为吐絮期的叶绿素含量显著低于盛铃期,而吐絮期的SPAD值与盛铃期差异不显著。因此,在DPC化控条件下,仍可使用SPAD值进行棉花叶色诊断,但应注意生育后期SPAD值与叶绿素含量的不同趋势。     

Hyperspectral Models for Estimating SPAD Value of Cotton Leaves under Waterlogging Stress

[Object] To setup the hyperspectral sensing models for estimating SPAD value of cotton leaves under waterlogging stress. [Method] Irrigation and drainage controllable plots were introduced to simulate the waterlogging stress treatment in the flowering and boll forming stage, during which the change characteristics of the cotton leaf spectral reflectance and SPAD value were observed after 1 d, 3 d, 6 d, 9 d waterlogging, respectively. To find out the hyperspectral sensing models for estimating SPAD value of cotton leaves under waterlogging stress, the correlation and regression relationships between SPAD value and spectrum parameters were analyzed. [Result] (1) The SPAD value of the fourth cotton leaf from the top was significantly lower than control when suffers from waterlogging for 3 d, when waterlogged 9 d the SPAD value decreased by around 15% compared with the control. (2) The cotton suffering from waterlogged damage in the flowering and boll forming stage caused the reflection peak in green light wave band became steep, while the near infrared spectral reflectance increased, and caused the reduction of red absorption and red edge position "blue shifts", the red edge position drifts towards short wave with 4～5 nm when suffers from waterlogging for 9 d. With increase of the waterlogged days, the red edge slope and red edge area increased with a maximum value at 6 d of waterlogging, meanwhile, the skewness and kurtosis of red edge increased. (3) After waterlogging, the SPAD value of the fourth cotton leaf from the top (chlorophyll content) had a remarkable correlation with red edge slope(Dr), red edge position(λr), green peak reflection(Rg), green peak position(λg), red well position(λo), blue edge area(SDb), yellow edge skewness(Sy), yellow edge kurtosis(Ky), red edge skewness(Sr), red edge kurtosis(Kr), etc. An experience linear, polynomial and exponential models for estimating SPAD value had been built through using the Sy, Sr, Kr as independent variables, respectively, their determination coefficient (R²) were greater than 0.9, and the root mean square error (RMSE) were less than 1; and an experience binary linear regression equation for estimating SPAD value had been built through multivariate regression using the λg, SDr/SDb(VI3), Sb, Sy, Ky as independent variables, the R² was as high as 0.973, and the RMSE was 0.393. [Conclusion] The model can be remote sensing model used as estimating leaf SPAD of cotton value under waterlogging stress.