应用数字图像分析技术进行冬小麦 拔节期氮营养诊断

传统的作物营养诊断如植株全氮、生物量和植株硝酸盐浓度测试等需要进行大量的田间取样和实验室分析,时效性不足,难以适应作物生长期间追肥诊断的需要。通过田间试验,应用数字图像技术对拔节期作物的氮营养状况进行了研究,发现冠层数字图像色彩参数可以用来表征冬小麦拔节期的氮营养状况。数字图像标准化红光值R/（R＋G＋B）与冬小麦常规营养诊断指标如叶绿素仪读数、茎基部硝酸盐浓度、植株全氮含量和地上部生物量之间的相关系数达到了0.809～0.946,是较好的表征作物氮营养状况的诊断指标。     

应用数字图像技术对葡萄进行氮素营养诊断的研究

本试验通过设定纯氮0、100、200、300、400、500 kg/hm26个不同氮素水平浓度,并利用数码相机分别获取葡萄开花期、坐果期和果实着色期的植株冠层图像,研究了冠层图像的色彩参数指标与施氮量、叶片硝酸盐含量、植株全氮含量及土壤无机氮含量之间的关系。结果表明,数字图像技术可以应用在葡萄氮素营养诊断中,在各色彩参数指标中G/B、G/(R+G+B)均与施氮量、叶片硝酸盐含量、植株全氮含量及土壤无机氮含量呈显著相关的关系,并且坐果期G/B的相关性最高,可作为利用数字图像技术对葡萄进行氮素营养诊断的指标,坐果期作为氮素营养诊断主要时期。     

数字图像技术在草莓氮素营养诊断中的应用研究

为了探讨利用数字图像处理技术进行草莓氮素营养诊断的可行性,通过6个水平的氮肥田间试验,采用数码相机获取草莓冠层图像,分析了不同供氮水平下草莓冠层图像色彩参数与施氮量、土壤无机氮和植株氮素营养指标之间的关系.研究表明:数字图像技术应用于监测草莓的氮素供应状况是可行的.其中,不同氮素处理下G/B值与G/(R+G+B)值的决定系数较高,G/(R+G+B)值与土壤无机氮、叶片硝酸盐及植株全氮之间的决定系数最高,利用G/(R+G+B)值的范围得出草莓开花期与结果期的氮肥推荐用量,从而反馈草莓氮素营养状况,进行氮素营养诊断.     

北京地区冬小麦不同生育期植株氮营养高光谱诊断

[目的]基于冬小麦不同生育期数据,探讨不同生育期何种氮素可以更好的反应冬小麦氮素营养状况,为冬小麦氮素营养精准探测提供新的技术方法。[方法]该文利用2014-2015年北京市昌平区小汤山国家精准农业示范研究基地的冬小麦冠层反射光谱数据和相应植株氮含量及氮累积量数据,开展了不同生育期植株氮素营养高光谱诊断研究并用留一交叉法进行了模型验证。分析了不同生育期植株氮素状况和原始光谱特征、红边参数、常用植被指数之间的相关性,在此基础上构建不同生育期的氮素营养诊断模型并比较分析何种氮素状况可以很好的监测作物氮素营养状况。[结果]最佳植株氮素营养诊断模型随着生育期的变化而变化。拔节期和挑旗期mSR705、开花期REPgauss、灌浆期MTCI为自变量构建的植株氮含量模型可以很好的诊断氮素状况,其中mSR705构建的植株氮含量模型可以较好的监测不同生育期氮素状况,建模的R2分别为0.33、0.73、0.51和0.36;拔节期NBH、挑旗期和开花期MTCI、灌浆期VOGb为自变量构建的植株氮累积量模型可以很好的诊断氮素状况,其中VOGb构建的植株氮累积量诊断模型可以较好的监测不同生育期氮素状况,建模的R2分别为0.70、0.78、0.80和0.63;植株氮累积量诊断模型的精度优于植株氮含量诊断模型的精度,这不仅和叶绿素吸收有关,还与植株生物量有关。[结论]不同生育期氮素营养诊断模型与冬小麦生育期紧密相关,生长阶段氮累积量模型将优先用于估算氮素状况诊断。     

海岛棉植株测试推荐施肥技术初步研究

通过膜下滴灌条件下海岛棉多水平氮肥试验,分析了海岛棉倒四叶叶柄硝酸盐浓度、生物量、植株全氮和产量的关系,结果表明:海岛棉倒四叶叶柄硝酸盐浓度能够快速、灵敏地反映作物的氮营养状况,可用作海岛棉的氮素营养诊断及氮肥需要量的测算指标.用一元二次模型模拟氮肥与产量之间的关系,得到经济氮量为206 kg/hm2,相应产量为1 182 kg/hm2,棉株花期叶柄硝酸盐浓度与施氮量和产量之间有显著的相关性,以此为依据建立海岛棉植株硝酸盐诊断的氮肥推荐模型,并计算出花期时不同硝酸盐测试值所对应的氮肥追肥用量.     

基于硝酸盐的滴灌春小麦氮素追肥模型建立研究

【目的】采用作物营养诊断技术,建立基于植株硝酸盐的滴灌春小麦氮素诊断时期和追肥模型。【方法】在滴灌春小麦关键生育时期测定植株硝酸盐含量,通过硝酸盐浓度与施氮量及产量的关系,确定关键生育时期的氮素诊断追肥模型。【结果】不同生育时期的滴灌春小麦植株茎基部硝酸盐含量与产量之间具有极显著的相关性,计算出拔节期和孕穗期硝酸盐的临界值分别为2 782.5和2 553.06 mg/kg,构建了滴灌春小麦拔节期和孕穗期各阶段的追肥施肥模型。【结论】采用拔节期和孕穗期滴灌春小麦植株硝酸盐作为诊断指标,建立相应的追肥模型,确定了滴灌春小麦拔节期和孕穗期各阶段不同硝酸盐测试值所对应的氮肥追肥用量。     

基于无人机遥感的冬小麦追肥推荐模型建立

为提高小麦氮素精准、高效的管理能力,实现实时、便捷、精准的变量施肥.本文在无人机遥感进行冬小麦氮素营养诊断的基础上,依据光谱诊断施肥模型,建立冬小麦返青期、拔节期和抽穗期等关键生育期追肥推荐模型.研究结果表明:无人机影像获得的DVI与冬小麦关键生育时期氮素参数植株氮浓度相关性最好(R2=0.8698);冬小麦返青期、拔节期和抽穗期氮素诊断临界DVI值分别为0.594、0.784和0.807;冬小麦最高产量为11364.3 kg/hm2,最佳产量为11230.9 kg/hm2,总施氮量为272.9 kg/hm2,最佳经济施肥量264.1 kg/hm2,基于光谱诊断的追肥推荐模型分别为返青期y=-39.69x+23.58、拔节期y=-129.97x+101.95、抽穗期y=-159.79x+128.93.诊断指标的建立为冬小麦基于光谱诊断的追肥模型奠定了基础,临界DVI值的确定为诊断冬小麦关键生育期是否补充氮肥提供依据,氮肥效应曲线建立和光谱诊断施肥模型选择实现了定量化的追肥推荐.     

中国三大粮食作物临界氮浓度稀释曲线研究进展

氮素是粮食作物产量形成的重要元素之一,快速准确诊断作物氮素营养状况是进行精确氮肥管理的前提,而氮素营养诊断指标是制约其发展的关键因素。临界氮浓度稀释曲线是作物临界氮浓度(作物获得最大干物质所需要的最小氮浓度)与作物植株干物质的幂函数关系,基于临界氮浓度稀释曲线获得的氮营养指数被广泛应用到作物氮素营养诊断中。随着研究的深入,研究者先后基于植株干物质、叶片干物质、叶面积指数等建立了临界氮浓度稀释曲线,提高了作物氮素营养诊断的效率和精度。本文综述了我国三大粮食作物(小麦、玉米、水稻)临界氮浓度稀释曲线的构建、影响曲线参数的因素以及氮营养指数的获取与应用,为临界氮浓度稀释曲线的研究与应用提供理论支撑。     

叶绿素仪和硝酸盐反射仪对大白菜氮素营养诊断的比较研究

本文在6个氮肥处理下,利用叶绿素仪和硝酸盐反射仪对大白菜的氮素营养诊断进行研究,筛选出适合的诊断方法,并根据诊断指标建立大白菜的氮肥推荐施肥模型。结果表明,大白菜莲座期和结球期的叶片SPAD值和叶柄硝酸盐浓度与施氮量、植株全氮含量均有较好的相关性,SPAD值和叶柄硝酸盐浓度都能反映大白菜氮素营养状况,但相关系数SPAD值高于叶柄硝酸盐浓度,叶绿素仪法更适合大白菜氮素营养快速诊断。在大白菜莲座期和结球期,叶片SPAD临界值分别为38.57、40.36,基于叶片SPAD值的氮肥推荐模型能够进行大白菜各生育时期的推荐氮肥施用。     

基于数字图像技术的冬油菜氮素营养诊断

【目的】利用田间氮肥梯度试验探讨数字图像技术对冬油菜氮素营养无损评估预测的可行性,明确该技术的最佳数码参数和方程模型,为数字图像技术进行冬油菜氮素无损诊断提供依据。【方法】2013-2014年在湖北省武穴市开展不同施氮处理田间试验,以冬油菜为试验材料,设置不同氮素水平（0、90、180、270和360 kg·hm^-2）,分别于六叶期、十叶期、蕾薹期和开花期,利用数码相机获取冠层数字图像数据,同时采集植株样品分析其生长特征值,研究其相关性并建立氮素营养参数的方程模型。利用2014-2015年独立氮肥水平试验,对上述方程模型拟合精度进行验证并绘制1﹕1线性关系图。【结果】数字图像红光值（R）、红光标准化值（NRI）和绿光与蓝光比值（G/B）与冬油菜氮营养状况常规诊断指标地上部生物量、叶片氮浓度和叶绿素浓度等呈负相关关系,而绿光值（G）、蓝光值（B）、绿光与红光比值（G/R）、蓝光与红光比值（B/R）、绿光标准化值（NGI）和蓝光标准化值（NBI）则与上述指标呈正相关关系,红光标准化值（NRI）与其他数码参数相比能更好地表征冬油菜的氮素营养状况,蕾薹期红光标准化值NRI与氮肥用量、地上部生物量、叶片氮浓度、叶绿素浓度、氮素吸收量和氮营养指数之间的关系可分别用线性方程y(t·hm^-2)=-8.003x+2.706、y(t·hm^-2)=-106.072x+38.200、y(g·kg^-1)=-692.99x+ 261.84、y(mg·g^-1)=-12.750x+5.665、y(kg·hm^-2)=-4087.416x+1414.274和y=-27.198x+9.812来表达,其相关性达到极显著水平。2014-2015年独立试验模型检验结果表明,叶片氮浓度、叶绿素浓度和氮营养指数实测值与预测值的决定系数R²分别为0.917^**、0.746^**和0.953^**;均方根误差RMSE分别为0.821、0.330和0.228;相对误差RE %分别为26.32%、28.57%和28.39%,模型预测精度较好。【结论】数字图像技术可以用于冬油菜氮素营养的评估预测,评估时期为蕾薹期（包括）之前均可,最佳预测参数为红光标准化值NRI,参数的最佳方程模型为直线方程函数。     

冬小麦植株氮素营养诊断指标研究

采用田间小区试验与植株硝态氮速测系统结合的方法,确定采用反射仪法速测冬小麦拔节期植株硝态氮含量对植株氮素营养进行评价.结果显示,冬小麦拔节期植株硝态氮含量缺乏临界值为1 000 mg/kg,充足评价指标为1 300 mg/kg;土壤合理的底肥施N量为75～150 kg/hm2;冬小麦拔节期合理的氮肥追施量应控制在100～150 kg/hm2;冬小麦最佳经济效益追肥量为117.86 kg/hm2.     

基于数字图像技术的烟草氮素营养诊断研究

研究烟草低氮胁迫下的叶片颜色信息变化,为田间快速诊断缺氮状况,做到按需施肥提供理论依据。以营养液培养方式,对74个烟草品种的苗期进行低氮(0.5 mmol/L)和正常氮(5.0 mmol/L)处理,通过采取烟草中上部叶片图像信息与烟草植株氮素营养性状进行分析,以探讨数字图像技术对烟草氮素营养诊断的可行性。结果表明:R、G、H、S、I、r、g颜色特征值的变异系数均小于15%,可以作为较稳定的性状指标;HSI颜色模型相对于其它颜色模型,对氮素的变化更加敏感。叶片颜色R、G、B、H、I、r、g均值在低氮和正常氮水平上均有显著性差异,S、b均值差异不显著;且低氮胁迫下叶片颜色R、G、B、I、r、b均值均大于正常氮水平,低氮胁迫下H、g均值均小于正常氮水平。R、G特征值比B特征值更能灵敏地预测作物氮素营养状况,并且与氮素营养指标之间的相关性较好,而S、b特征值与氮素营养指标之间的相关性较差。数字图像技术能够准确评价烟草的氮素营养状况,且在不同品种的烤烟间依然能适用。     

冬小麦氮营养诊断及氮追肥推荐

田间小区试验表明，冬小麦拔节期植株ＮＯ＾－３－Ｎ含量与地上部吸氮量及土壤剖面０－１００ｃｍ内Ｎｍｉｎ之间均存在着良好的正比关系，因而可以作为冬小麦氮营养诊断的指标。     

应用数字图像技术进行马铃薯氮素营养诊断的研究

应用数码相机获取马铃薯冠层图像,分析不同供氮水平下马铃薯冠层图像数字化指标与土壤无机氮(Nmin)、植株氮素营养指标(叶柄硝酸盐浓度、叶绿素仪读数、植株全氮含量、叶片全氮含量)的关系。结果表明,马铃薯冠层图像绿光与蓝光比值G/B是最适宜作为马铃薯氮素营养诊断的数字化指标;建立了评价马铃薯氮素营养丰缺的冠层图像数字化指标G/B的量化标准和氮肥推荐量。     

新疆棉花氮营养诊断及追肥推荐研究

 应用反射仪测定棉株叶组织硝态氮含量 ,研究了硝态氮作为棉花氮营养诊断和追肥推荐指标的可行性。结果表明 ,棉花不同部位硝酸盐含量依次为叶柄 >主茎 >叶片 ,植株顶部 >植株底部 ;不同生育期棉花硝酸盐含量变化明显 ,盛花期最低 ,蕾期最高。棉花倒四叶叶柄硝酸盐含量比较稳定 ,可以灵敏的指示棉花氮素营养状况 ,可作为棉花追肥推荐的诊断部位。棉花蕾期倒四叶叶柄硝酸盐含量与产量显著相关 ,可以灵敏地指示棉花氮素营养状况 ,可作为棉花追肥推荐的诊断时期。盛花期由于灌溉和追肥的影响 ,倒四叶叶柄硝酸盐含量只与硝酸盐含量微弱相关。初步确定了棉花蕾期氮素营养诊断指标和追肥推荐量。用反射仪快速准确测定棉花蕾期硝酸盐含量并进行追肥推荐 ,速度快 ,诊断结果可靠 ,是一项前景很广的农业技术。     

硝酸盐供应对玉米自交系郑58根生长的影响

NO-3的有效性对玉米根系形态的影响是近年来的研究热点。为了解玉米根系形态对硝酸盐浓度变化的应答,以自交系郑58为材料,分析了短时间内NO-3浓度的变化和局部NO-3处理对苗期根系性状、植株生物量、根冠比以及植株全氮含量的影响。结果显示,短时间的高氮（10 mmol/L）处理能够促进主根伸长,抑制侧根萌发;低氮（0.04 mmol/L）处理促进侧根的生长和根系干物质累积,增加根冠比;而缺氮和局部供氮均抑制了侧根伸长。分析植株生物量及全氮含量对侧根生长的影响表明,植株干重与侧根长之间、植株全氮含量与侧根密度之间有相关性。根系性状表型数据和定量指标分析表明,环境中硝酸盐浓度的改变首先引起郑58侧根生长的变化。     

冬小麦氮营养诊断及氮追肥推荐

田间小区试验表明,冬小麦拔节期(04-05)植株 NO_3~--N 含量(二苯胺比色法)与地上部吸氮量及土壤剖面0～100 cm 内 Nmin 之间均存在着良好的正比关系,因而可以作为冬小麦氮营养诊断的指标。冬小麦产量(Y)、植株 NO_3~--N 含量(S)及氮肥追施量(Nd)之间的数学模型为:Y=9.158(Nd+45.909 S)~(0.5)-0.365(Nd+45.909 S)。由此模型可得到,冬小麦获最大利润的氮素追肥推荐模型为:Nd=158.3—45.9S,不需追氮的植株 NO_3~--N 含量临界值为2.4以上。     

基于SPOT-5影像的冬小麦拔节期生物量及氮积累量监测

【目的】建立基于SPOT-5遥感信息的冬小麦拔节期地上部生物量和氮积累量的遥感监测模型,为利用SPOT-5影像进行大面积小麦生产力预测和氮素调控提供依据。【方法】分析冬小麦拔节期地上部生物量和氮积累量与同期SPOT-5光谱参数之间的定量关系,筛选出适宜的光谱参数,建立并评价冬小麦拔节期地上部生物量和氮积累量的遥感监测模型。【结果】绿光、红光和近红外波段反射率与冬小麦拔节期地上部生物量和氮积累量的相关系数均达到极显著水平。其中,近红外波段反射率对地上部生物量反应最敏感,绿光波段反射率则对地上部氮积累量反应最敏感。利用归一化植被指数（NDVI）为变量建立地上部生物量指数函数遥感监测模型表现最优,决定系数（R2）达到0.696**,均方根误差（RMSE）达到258.92 kg•hm-2。利用近红外和绿光波段反射率的比值为变量建立地上部氮积累量线性函数遥感监测模型表现最优,R2达到0.717**,RMSE达到19.24 kg•hm-2。依据上述模型,制作了研究区冬小麦拔节期地上部生物量和氮积累量遥感监测专题图。【结论】SPOT-5影像在冬小麦拔节期小麦长势监测中能够获得较高精度,具有广泛的应用前景。     

基于高光谱技术的覆膜旱作水稻植株氮含量及籽粒产量估算

为建立利用光谱技术快速诊断覆膜旱作水稻植株氮营养和产量的估算模型,应用高光谱技术分析了长江中下游覆膜旱作区水稻拔节期和抽穗期内5种不同施氮水平(0、60、120、180和240kg/hm~2(N))下植株冠层光谱特征及其与植株氮素含量和产量的关系,并分别构建了植株含氮量和产量的估算模型。结果表明:拔节期和抽穗期内不同供氮水平下冠层光谱的变化规律基本一致,均随着供氮水平的增加,反射率在可见光区降低、在近红外区增大。覆膜旱作水稻植株氮含量与552和890nm 2个敏感波段构成的比值(RVI)和绿色归一化植被指数(GNDVI)的关系最佳。构建的水稻关键生育期植株全氮含量及水稻产量的估算模型预测效果均较好,其中植株全氮含量拟合方程的决定系数为0.730~0.808,采用拔节期的RVI对覆膜旱作水稻进行估产的决定系数达到0.724。本研究构建的模型可以用来估计该地区覆膜旱作水稻的氮素营养状况和作物产量。     

宁夏扬黄新灌区春小麦氮营养诊断及追肥推荐量

通过田间试验研究了反射仪法和 Nmin法在宁夏扬黄新灌区春小麦氮营养诊断中的应用。结果表明 ,拔节期可作为春小麦氮营养诊断时期 ;确定了春小麦用 2种方法进行氮素营养诊断的硝酸盐临界值分别为2 4 41 .1 5mg/ kg( NO3- ) (反射仪法 )和 50 .39kg/ hm2 ( NO3- ) (土壤 Nmin法 )。同时由土壤 Nmin、植株硝酸盐诊断 ,建立了追肥推荐施肥模型