不同氮浓度对温室番茄生长发育和叶片光谱特性的影响

营养液培养法研究不同氮浓度对温室番茄的生长发育及叶片光谱特性的影响。结果表明,在01~5 mmol/L范围内,随着营养液中氮浓度的增加,番茄的叶面积指数、株高、叶片数、花穗数、产量和叶片的吸光度都增大,但是超过一定的范围,植株的生长和发育均会受到抑制,说明适宜的氮素促进了植株的生长和发育。其中,处理N15的叶面积指数达到了3.0,叶片数和花穗数分别是26.7和7.0,均高于其它处理。不同处理间番茄产量均存在极显著的关系,以N15处理最高,N5的最低。从叶片的光谱图中可提取出与叶绿素有关的特征波段。在本试验条件下,番茄水培时营养液适宜的氮浓度为15 mmol/L。     

基于叶片SPAD估算不同水氮处理下温室番茄氮营养指数

为了探讨临界氮稀释曲线模型在西北地区温室番茄不同水分处理下的适用性以及采用SPAD仪快速准确诊断氮营养状况,该研究以"丽娜"番茄为材料,2013-2015年在陕西省杨凌区温室内进行水分和氮素处理试验,水分处理设置4个水平,分别为全生育期充分灌水处理、仅苗期亏水50%、苗期开花期连续亏水50%和全生育期亏水50%;氮素处理设置3个水平,施氮量分别为0、150和300 kg/hm2,通过2013-2015年试验数据对临界氮浓度稀释曲线模型进行率定和验证,并将该模型参数与番茄全生育期平均日耗水量建立相关关系,提高了临界氮浓度稀释模型在不同水分条件下的适用性。结果表明通过番茄全生育期平均日耗水量和临界氮浓度稀释曲线模型估算得到的临界氮浓度估算值和实际计算值有较好的一致性,其绝对误差为0.13~0.34 g/(100 g),标准误差为0.14~0.39 g/(100 g),决定系数为0.94~0.99,因此采用该方法可以对西北地区温室番茄不同水分处理下临界氮浓度稀释进行准确估算。通过2013-2015年试验数据分析番茄不同叶位叶片SPAD值和氮营养指数(nitrogen nutrition index,NNI)之间相关性,结果表明番茄中位叶片SPAD值与氮营养指数(NNI)有良好的线性相关性(决定系数为0.77~0.98),且该相关系数值与番茄日耗水量呈极显著相关关系,因此通过番茄日耗水量可以估算出NNI与中位叶片SPAD值之间的线性关系,估算出NNI=1时的中位叶片SPAD值,并以此SPAD值进行氮营养诊断。该研究可为西北地区温室番茄实时氮营养诊断和优化氮素管理提供了较好的理论参考。     

用于监测柑橘叶片冻害的叶绿素含量光谱反射模型研究

果树叶片的叶绿素含量（SPAD）是植株营养状况的表现,也决定其光合作用能力的强弱,并且越冬前的树体营养状态,对果树抵御极端低温和顺利越冬是一个重要的影响因素,而果树受冻时叶绿素渗出和降解也是冻害发生程度的指标。通过对不同生长期的柑橘叶片进行光谱扫描,采用逐步回归法、红边参数法和光谱指数法分析叶片光谱反射率和叶绿素含量之间的关系,构建了柑橘叶片叶绿素光谱反射模型。结果表明,柑橘叶片叶绿素含量与反射光谱之间有较强的相关性,且两种方法所得模型预测值与实测值的相对误差都小于10%,说明模型具有良好的预测结果。两种方法中,选择波段的逐步回归法比光谱指数法的精度更高,但从建模参数的物理意义和逻辑性方面考虑,推荐光谱指数法建模,该模型可为远距离遥感监测果园营养状况和冻害情况提供参考。     

玉米叶片氮含量的高光谱估算及其品种差异

准确、快速、及时地对玉米氮营养状况做出判断是氮肥合理施用的基础。该研究在水培条件下对3个玉米品种（组合）叶片氮含量（LNC）的高光谱敏感波段、估算模型及其品种差异进行了探讨。结果表明,LNC与不同波段叶片光谱反射率的相关性存在品种差异,但3个品种（组合）都在500～649 nm和691～730 nm表现极显著的负相关关系,并在同一波长获得最高的相关系数,说明可以利用统一的波段来预测不同品种的LNC。依品种建立了LNC与归一化差值光谱指数（NDSI）或比值光谱指数（RSI）的定量关系模型,NDSI（714,554）和RSI（714,554）所建模型的拟合度最好,直线和指数模型拟合度均达到极显著水平,可以用来估算玉米LNC。玉米LNC估算中,以该品种数据所建模型的估算偏差最低,利用综合模型或其他品种模型则加大了估算偏差,高估与低估的最高偏差分别为35.6%和32.7%。在利用高光谱技术进行玉米氮营养状况诊断的研究及应用中,应考虑品种间差异。     

叶片氮浓度对温室黄瓜花后叶片最大总光合速率影响的模拟

光合作用是作物产量和品质形成的基础,直接受到叶片含氮量的影响.该文通过不同定植期不同氮素处理试验,建立了不同光温条件下温室黄瓜叶片适宜氮浓度的求算方程,并定量分析了不同光温条件下黄瓜叶片最大总光合速率与叶片氮浓度的关系.在此基础上,进一步建立了适合不同光温条件的温室黄瓜花后叶片最大总光合速率与叶片氮浓度关系的通用模型,并用与建模相独立的试验数据对模型进行了检验.结果表明,建立的模型能较好地预测不同定植期黄瓜叶片氮浓度对叶片最大总光合速率的影响.模型对温室黄瓜叶片最大总光合速率的预测结果与实测结果之间基于1:1直线的决定系数和均方根差分别为0.83和1.56 μmol·m-2·s-1.建立的模型可以为温室黄瓜周年生产的氮素精确管理提供理论依据与决策支持.     

不同施氮水平对番茄产量、品质及土壤剖面硝态氮的影响

在京郊保护地栽培条件下,通过4个施氮水平的田间小区试验,研究不同施氮水平对番茄产量、品质、硝酸盐含量以及土壤剖面硝态氮分布的影响.结果表明,推荐施氮处理(N2),施氮量为300 kg/hm2时,产量最高为119.72 L/hm2,比农户习惯施氮处理(N3),施氮量为767 kg/hm2时高9.01t/hm2,比对照不施...     

基于光谱特征参数的温室番茄叶片叶绿素含量预测

为了快速、准确估测温室番茄叶片叶绿素含量,提升作物精细管理水平,利用光谱分析技术研究了温室番茄不同生长阶段叶绿素含量和响应光谱的相关性,在幼苗营养生长阶段叶片叶绿素含量呈增长趋势,到移植50天前后达到最大值,在此期间反射光谱的红边会向红外方向（长波）偏移,同时绿峰向蓝光（短波）方向偏移,绿峰幅值减小。从结果期开始叶绿素含量呈下降趋势,而红边、绿峰及绿峰幅值向相反方向变化。为了定量分析叶绿素含量和叶片反射光谱间的关系,从自定义的68个光谱特征参数中提取了7个能反映叶绿素含量变化的最优参量,并使用逐步回归、岭回归、主成分分量回归和偏最小二乘回归消除了最优参量的多重共线性,建立了叶绿素含量预测模型,其中岭回归模型精度最佳,均方根误差（RMSE）为0.406,决定系数(R2)为0.839。     

氮素对温室番茄果实发育及其氮吸收量的影响

为了探索华北地区连栋温室栽培条件下番茄水培适宜的氮素管理方法,试验设4个处理:N5(扭送素浓度5mmol/L)、N10、N15和N30。其他营养元素的浓度是根据华南农业大学番茄营养液配方配制。比较不同处理间番茄每克鲜果实形成干物质的量、果实鲜重与其直径的关系、植株积累的生物量、产量和氮吸收量等。试验结果表明,在一定范围内,随营养液中氮素浓度越大,果实中每克鲜物质形成的干物质越多。处理N5、N10和N15中,每克鲜果实形成的干物质量分别是0.0733g、0.0804g和0.1316g。继续增加营养液中氮素浓度,每克鲜果实形成的干物质量却降低了,处理N30仅为0.0913g。其他几个指标显示相同的趋势。4个处理中植株的总干重依次为189.1、293.9、734.1和488.2g/m2。产量依次为3.68、6.55、15.50和11.01kg/m2。果实每克干物质的氮吸收量分别是0.0231g、0.0237g、0.0242g和0.0235g。果实鲜重与其直径成幂指数关系,氮素浓度对果实鲜重与其直径的关系影响不大。因此,番茄水培适宜的氮素浓度为15mmol/L。     

不同施氮水平下棉花叶片最大羧化速率的高光谱估测

植物叶片最大羧化速率（Maximum Carboxylation Rate,Vcmax）是表征植被光合能力的重要参数之一,研究叶片Vcmax对氮素的响应对预测植被光合作用和未来植被生产力具有重要意义。该研究以国欣棉9号为试验材料,设置4个施氮水平,测定棉花不同生育时期叶片生理参数和叶片反射光谱,探究Vcmax与生理参数及光谱指数的关系,建立叶片Vcmax最优反演模型。结果显示,棉花叶片Vcmax在苗期至蕾期不受施氮水平的影响,随着生育进程的推进,氮素逐渐成为影响叶片Vcmax高低的主要因素之一。此外,叶片Vcmax与含氮量的相关程度最高,远高于叶片Vcmax与叶绿素、比叶重的关系。对叶片Vcmax与光谱指数进行回归分析发现,由蓝光和红边波段组合的光谱指数能较好的预测叶片Vcmax,其中表现最好的为归一化差值植被指数（Normalized Difference Vegetation Index,NDVI697,445）和比值植被指数（Ratio Vegetation Index,RVI445,694）,决定系数（R2）均大于0.75。最后,以生理参数和光谱指数为基础,采用一般线性回归和多元逐步回归构建棉花叶片Vcmax估算模型,结果表明,由RVI445,694、光化学植被指数（Photochemical Vegetation Index,PRI）、修正型归一化差值植被指数（Modified Normalized Difference Vegetation Index,mND705）所构建的多元逐步回归模型精度最高（R2=0.809,RMSE=16.93 μmol/(m2?s)）,叶片含氮量和叶绿素所构建的多元逐步回归模型次之（R2=0.801,RMSE=17.01 μmol/(m2?s)）,高于其他单变量线性回归模型。研究表明,利用高光谱指数可以有效地估测棉花叶片最大羧化速率,结果可为叶片Vcmax准确反演和评估光合能力提供支撑。     

滴灌条件下冬小麦施氮增产的光合生理响应

小麦籽粒产量与抽穗期之后的旗叶光合能力密切相关。为明确冬小麦施氮增产的光合生理响应,该文以充分滴灌不同N追肥量处理的冬小麦田为研究对象,抽穗期后进行3次旗叶光合-光响应曲线测定,量化并比较了旗叶光合能力(Amax)和表观光量子羧化效率(α)等参数及产量(Y)和水分利用效率(WUEa),并确定了旗叶比叶重(SLA)、N含量(N-mass和N-area)和13C同位素甄别率(Δ)对光合参数及产量的影响。分析表明:充分滴灌条件下,增施N肥能延长旗叶光合功能持续期,提高Amax和α,以高N处理(N3,207kg/hm2)处理最为显著(P=0.046),在生育中后期仍能保持较高的Amax,这也是N3处理Y较高的主要原因。而N肥对农田耗水影响不显著,高N处理的WUEa也较高。Amax的提高和维持与旗叶SLA、N-mass、N-area和Δ的变化有关,N肥处理也显著影响了Amax与SLA、N-mass、N-area和Δ之间的线性相关关系。该结果从光合生理角度阐明了冬小麦施氮增产的生理因素,可为该地区冬小麦滴灌施肥管理提供参考。     

不同施氮水平再生水灌溉对设施番茄根际土壤供氮的影响

通过田间小区随机区组试验研究不同施氮水平再生水灌溉对设施番茄土壤供氮能力和产量的影响,对不同施氮处理再生水灌溉设施番茄关键生育阶段根际、非根际土壤矿质氮和全氮含量、番茄生物量和产量、氮肥利用效率、表观氮素损失量进行对比分析。结果表明:再生水灌溉氮肥减施20%处理和氮肥减施30%处理,番茄关键生育期根际土壤矿质氮含量保持在40mg/kg以上,根际与非根际土壤矿质氮含量差异介于10.47%～12.63%之间,促进了非根际土壤矿质营养向根际土壤迁移;再生水灌溉氮肥减施20%处理和氮肥减施30%处理氮肥利用效率和产量均显著高于常规施氮处理,而土壤供氮能力与常规施氮处理差异不大。因此,再生水灌溉条件下,施氮水平控制在189～216kg/hm2之间,可有效削减0-30cm根层土壤表观氮素损失,提高根际土壤供氮能力,显著提高番茄关键生育阶段氮肥利用效率和番茄产量。     

Effects of Adding Nitrogen to Vermicompost on Tomato Seedlings Under Greenhouse Conditions

Vermicompost, a byproduct of earthworm digestion of organic solid waste is receiving attention as a peat substitute in the production of plug seedling media. We aimed to test the effects of adding nitrogen to vermicompost on the morphological development of tomato seedlings. Nursery experiments on tomato seedlings were carried out in the greenhouse. Urea at 0.00 kg/m³, 0.25 kg/m³, 0.50 kg/m³, and 1.00 kg/m³ was added to vermicompost and to the vermicompost-vermiculite (at a volume ratio of 4:1) mixture. Results showed that (1) Nitrogen application at different rates to the vermicompost significantly increased the strong seedling index (SSI) at the middle (T1) and late (T2) seedling growth stages. Besides, nitrogen application significantly increased concentrations of available nitrogen (available-N) at the beginning of seedling cultivation (T0) and nitrate nitrogen (NO₃^?-N) at T2 in vermicompost. (2) Adding nitrogen to vermicompost significantly increased the number of root tips at T1 and T2 and the root volume at T2. And it significantly decreased the electrical conductivity (EC), total N (TN), available N, ammonium N (NH₄⁺-N), and NO₃^?-N at T1 and T2. (3) Adding nitrogen to the vermicompost-vermiculite mixture significantly increased the root/shoot ratio, and SSI at T1 and T2. And it significantly increased the pH and reduced the EC at T1 and the available-N, NH₄⁺-N, and NO₃^?-N at T2. In short, adding nitrogen (0.5～1.0 kg/m³ urea) to vermicompost improved the shoot and root morphological development of tomato seedlings, as well as the biomass accumulation and allocation. Adding nitrogen to the vermicompost-vermiculite mixture further promoted the development of tomato seedlings.     

封育对典型草原植被结构及光谱特征的影响

在2008年7月-2009年5月,以锡林郭勒典型草原为研究区,分别对封育草地和自由放牧草地的光谱反射率、草层高度、覆盖度和地上生物量进行了测定。结果表明:封育能够明显改善典型草原植被结构,增加牧草种类,提高牧草地上生物量;封育区植被光谱特征在旺盛生长期呈现出显著优势,4种植被指数较自由放牧区显著增加,其余生长季均无明显差异。     

水稻叶片上下表面反射率差异及其与氮素状况的关系

在田间条件下测定了5个氮素水平处理的水稻叶片在分蘖、孕穗和抽穗期的上表面反射率和下表面反射率。结果表明:各生育期水稻叶片在可见光和近红外区域的下表面反射率均大于上表面反射率(绝对差值一般小于2%),上下表面反射率差值大小与供氮水平间无显著相关性,但在近红外区域这种差值随着生育期而降低。与上表面反射率相比,下表面反射率与叶片氮素和叶绿素含量间具有同样高的相关性,因此水稻下表面反射率也可用于估计叶片氮素和叶绿素含量。下表面中脉向外凸出及上下表皮细胞大小与排列的差异可能是引起水稻叶片上下表面反射差异的主要原因     

褐潮土的光谱特性及用土壤反射率估算有机质含量的研究

本文通过ASDFR便携式光谱仪对132个风干土壤样品的光谱反射率进行了实验室测定。根据土样光谱反射率变化,获得了褐潮土土壤剖面的不同诊断层反射光谱特征。结果表明,在400～1200nm范围之间,土壤有机质含量与土壤光谱反射率有较好的相关性。利用导数光谱方法建立了预测土壤有机质含量的方程,提出了预测北京地区褐潮土有机质光谱的最佳波段。在波长447nm处采用反射率和A值(反射率倒数的对数)所建立的预测方程的预测精度较高。采用反射率的一阶微分建立的预测方程的最佳波段在516nm处。而A值一阶微分光谱在615nm处相关性最好。作为一项参考指标用光谱分析法评价土壤中有机质含量,以期对精准农业中土壤养分或肥力的预测具有一定的指导作用。     

氮肥用量对设施滴灌栽培番茄产量品质及土壤硝态氮累积的影响

为了明确滴灌条件下设施番茄适宜的氮肥施用量,选择北京市顺义区代表性日光温室进行田间试验,设置0、90、180、270、360、450kg·hm^-2 6个氮肥水平,研究不同氮肥用量对设施滴灌栽培番茄产量、品质及土壤硝态氮累积分布的影响。结果表明：氮肥施用量为0～360kg·hm^-2时,随氮肥施用量的增加番茄产量增高;当施氮量超过360kg·hm^-2时,番茄产量随施氮量增加却呈下降趋势。番茄品质随施氮量的增加而提高,当施氮量为450kg·hm^-2时,番茄果实的糖酸比最高,风味较佳。随着施N量的增加,各层土壤硝态氮含量明显增加,尤其当施氮量大于270kg·hm^-2时,土壤硝态氮含量显著增加。施氮量360kg·hm^-2为0—100cm土壤硝态氮累积量增加的拐点,土壤硝态氮累积量与0-360kg·hm^-2施氮量呈线性相关。结合北京郊区土壤肥力状况,番茄氮肥推荐施用量为270-360kg·hm^-2,在当前农民习惯施氮量450kg·hm^-2条件下,减少氮肥用量20％～40％,可以达到设施番茄高产、优质,且环境风险较小的目的。     

不同灌溉方式对设施番茄土壤剖面硝态氮分布及灌溉水分效率的影响

为了弄清不同灌溉方式对日光温室番茄水分利用效率及硝态氮在土壤剖面中迁移的影响,选择山东寿光日光温室,以当地主栽品种"齐达利"为试材,研究了沟灌、小水勤灌和滴灌3种灌溉条件下设施番茄的产量,水分利用效率及硝态氮在0—90cm土壤剖面中的分配规律。结果表明,与传统沟灌相比,小水勤灌、滴灌均能够显著提高设施番茄经济产量,增产率分别为15.5%,11.3%,同时节水率分别为16.7%,36.0%,而相应产量水分效率则分别提高了38.7%,74.0%;同时,两种灌溉方式还显著改变了硝态氮在土壤剖面的分布,将更多的硝态氮保留在作物所能再利用的土层中,减少了硝态氮的淋失,对保护地下水环境具有重要意义。     

Seasonal Variation in Yield Fruit Quality and Nutritional Status of Greenhouse Tomato under Different Fertilization Management Plans

A study was conducted in the region of Pella, Stavrodromi, northern Greece for two consecutive years. The work investigated the effect of various fertilization plans at various growth stages on the vegetative growth, yield, fruit quality, and nutritional status of a greenhouse semi-long-life tomato cv. Formula. It was found that the recommended fertilization plan [a combination of application of nitrogen–phosphorus–potassium (NPK) fertilizers until harvest] gave the greatest yields (104 and 137 t ha^?1 at years 1 and 2 of the experiment, respectively) when compared to other treatments [different combinations of N and calcium (Ca) applied to soil at weekly intervals until harvest]. Soil application of Ca at different weekly intervals until harvest had no substantial effect in greenhouse tomato. It was concluded that the recommended NPK fertilization in combination with application of K during harvest could be the basis for an effective nutrient management in greenhouse tomatoes established on areas with similar soil climatic conditions.     

基于1D-CNN的土壤全氮近红外光谱预测模型

摘要：【目的】传统的基于近红外光谱数据预测土壤全氮的方法需要对原始光谱数据做复杂的预处理,筛选出与土壤全氮含量相关性高的敏感波长之后进行模型的回归拟合。本文提出一种一维卷积神经网络（1D-CNN）模型,可以在对数据进行简单预处理甚至无处理的情况下达到非常理想的结果,实现用近红外光谱技术对土壤全氮含量的预测。【方法】于江苏无锡采集410个土壤样品,利用半微量开氏法(NY/T 53-1987)测定土壤的全氮含量,并利用NIR Quest 512光谱仪,在室内环境下对每份土壤样品做光谱检测,并用均值中心化(CT)、标准正态变换(SNV)、趋势校正(DT)对光谱进行预处理,运用偏最小二乘回归（PLS）、BP神经网络、1D-CNN方法建立土壤全氮含量的回归预测模型。每种模型在采用不同预处理方法的数据集上做十折交叉验证,记录预测模型的决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)的平均值,并对比三种预处理方法对模型精度的影响。【结果】证明了本文提出的1D-CNN模型基于土壤近红外光谱数据预测土壤全氮含量的可靠性。使用原始数据与经均值中心化、标准正态变换、趋势校正预处理的数据训练得到的1D-CNN模型的决定系数分别为0.907、0.931、0.922、0.964,构建的PLS回归模型决定系数为0.856、0.863、0.861、0.880,训练的BP神经网络的决定系数为0.874、0.907、0.901、0.911。【结论】本文提出的1D-CNN模型在原始数据和经预处理的光谱数据上的表现都优于PLS和BP神经网络,且可以证明,对光谱数据进行预处理能够有效提高1D-CNN模型的性能,尤其是趋势校正对模型的提升效果最明显。研究表明,1D-CNN能更好地提取光谱特征并建立其与含氮量的映射关系,有效地避免过拟合,在未经过预处理的光谱数据上依然能够达到一定的精度。     

不同施氮水平下的小麦冠层光谱特征及产量分析

分析了在不同氮肥施用水平下,小麦冠层的高光谱响应在几个生育期内的变化情况,以及它们与小麦产量之间的关系。采用微分技术处理了小麦冠层反射光谱,提高了其区分小麦氮素营养水平的灵敏性;利用F-检验及方差分析与相关分析,研究小麦氮素处理水平、冠层反射光谱及其衍生信息(光谱反射率的一阶微分数据、归一化植被指数)、小麦产量三者之间的相关关系。研究结果表明,一阶微分技术能够提高小麦冠层光谱数据对氮素营养水平的响应,光谱数据的衍生形式也可与小麦产量建立很好的回归方程。