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。     

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。     

水稻叶氮量等生理参数的叶位分布特点及其与氮素营养诊断的关系

以氮素营养特性差异较大的3个品种为材料,研究了水稻不同生育期顶部4片展开叶中叶片总氮、叶绿素和游离氨基酸及叶鞘总氮含量的叶位分布特点。各生育期叶片和叶鞘总氮含量均以顶1叶最高,而游离氨基酸和叶绿素的最高含量叶位随品种和生育期而异。抽穗前游离氨基酸的最高含量叶位随品种和生育期变化较大,而抽穗后以顶1叶含量     

氮素对棉花氮素利用率和产量的影响

在大田栽培条件下,于河南安阳（黄淮棉区）和江苏南京（长江下游棉区）设置棉花氮素水平试验,研究氮素对棉花氮素利用率、产量及产量构成的影响,结果表明：棉株氮素利用率随初花后棉花生育进程的推进,呈现为不规则的S型曲线的变化趋势,计算两试点的氮素利用率、瞬时利用率,安阳试点以360 kg·ha-1的施氮量为最优,南京以240 kg·ha-1最高;氮素对棉花产量形成有一定的调控作用,氮素水平过低或过高均导致产量降低。棉花单铃重、单株铃数是产量的主要决定因素。     

利用数码相机和成像光谱仪估测棉花叶片叶绿素和氮素含量

实时、无损监测棉花叶片的叶绿素和氮素含量对诊断棉花生理状况和氮肥精确管理具有重要意义。本研究基于MSI200成像光谱仪和数码相机两种可见光传感器,分析和比较了光谱和颜色参数与叶绿素、氮素浓度和SPAD读数的关系,并且确立了其定量预测模型。结果表明,不同传感器对叶绿素和氮素最敏感的波段分别为R₇₁₀和R;光谱指数与叶绿素、氮素浓度和SPAD读数的相关性比原始光谱好,而且以蓝光和红光波段组成的差值指数(DI和R–B)的预测能力最佳;DI所建棉花叶片Chl a+b、Chl a、Chl b、N和SPAD读数的预测模型的预测误差分别为0.0058、0.0050、0.0018和2.3002 mg g^–1和4.9736(分别为均值的18.39%、19.47%、30.33%、11.69%和8.45%),预测精度R²分别为0.7965、0.7582、0.6608、0.7019和0.7338;R–B所建模型的预测性比DI差,对Chl a+b的预测精度最高(R²=0.7400),而预测Chl b的精度最低(R²=0.5653)。基于CIE 1976 L*a*b*颜色模型的颜色参数b*和HSI颜色模型的S是两种传感器与叶绿素、氮素浓度和叶色关系较好的颜色参数;b*对叶绿素、氮素浓度和SPAD读数的预测能力稍逊于DI,预测误差和精度都与DI的比较接近;而饱和度S值的预测RRMSE最大,整体预测精度小于0.62。因此,可以利用可见光成像传感器的光谱和颜色参数估测棉花叶片叶绿素和氮素含量。     

不同处理玉米叶片绝对SPAD值与相对SPAD值的研究

夏玉米研究中不同玉米品种及生育期对绝对SPAD值影响较大,利用相对SPAD值可不受品种和区域的影响。本研究在北方寒地玉米带以不同玉米品种和施氮处理二因素为基础,通过2018年和2019年在玉米大喇叭口期、抽丝期、乳熟期和蜡熟期测量不同处理绝对SPAD值和相对SPAD值,比较绝对SPAD值和相对SPAD值变化规律。结果表明,同一处理不同品种间相对SPAD值差异不显著,各关键生育期品种和施肥处理间交互作用不显著。玉米相对SPAD值可以相互消除生育期间和品种间的差异。     

用叶面标记态15N研究冬小麦不同叶位氮素的运转

以叶面涂抹^15N方式对不同类型冬小麦品种不同叶位叶片氮素的吸收、运转进行了研究。结果表明,冬小麦生育后期不同叶位叶片对子粒品质的贡献不同,旗叶对子粒的贡献高于其他叶位叶片。不同蛋白含量类型中,普通子粒蛋白类型的京冬8后期叶片氮素含量下降快,植株氮素含量低,而其转运效率高;子粒高蛋白类型中优9507品种氮素收获指数低于京冬8,其子粒中高的蛋白质含量是由于其高吸收、高贮存的结果。中优9507茎秆贮存氮素的能力较强,京冬8子粒中氮素的积累更多地依赖于叶片氮素的供应。     

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。     

利用SPAD和Dualex快速、无损诊断玉米氮素营养状况

为了探讨玉米生长过程中适宜的施氮量,以加拿大玉米品种Pioneer 38B84为试验材料,在底施氮为45 kg hm^-2和基本苗7.9万株 hm^-2条件下,研究追氮量0、34、68、101、135、169和203 kg hm^-2以及氮饱和参考小区等8个处理对吐丝后玉米穗位叶SPAD值、Dualex值、地上部生物量及产量的影响。结果表明,SPAD值、地上部生物量以及产量均随追氮量增加而增加,Dualex值随追氮量增加而降低。追氮101、135、169和203 kg hm^-2处理的SPAD-氮饱和指数(SPAD-NSI)在各测定日期均大于0.95。追氮101 kg hm^-2处理的Dualex-NSI在吐丝后18~46 d大于0.95;追氮135、169和203 kg hm^-2各处理的Dualex-NSI在各测定日期均大于0.95。SPAD 值、Dualex 值、SPAD-NSI和Dulaex-NSI均与追氮量显著相关。在拔节期追氮101 kg hm^-2 或135 kg hm^-2即可满足玉米生长对氮素的需求,获得最大的经济产量。当超过最大产量施肥量时,氮肥用量的增加对SPAD值、Dualex值、地上部生物量以及产量均无显著影响。追肥不仅可达到与氮饱和参考小区同样的产量效果,而且还可减少氮肥的施用量,减少种植者的经济投入。在本试验条件下,基施氮45 kg hm^-2,在拔节期适宜的追氮量为101 kg hm^-2或135 kg hm^-2。SPAD叶绿素仪与Dualex仪均可用来诊断玉米的氮素营养状况。     

生长调节剂对草坪株高和SPAD值的影响

采用田间小区试验的方法，研究了不同调节剂对马尼拉草坪草株高及SPAD值的影响。结果表明，喷施不同浓度的调节剂均可以有效地降低株高、提高SPAD值，但是以喷施多效唑的效果最明显。     

棉花叶片不同位点SPAD值与植株氮营养相关性研究

为了确定最能代表棉花氮素营养水平的叶片SPAD值测定位点,采用水培试验方法,设7个供氮水平,分3次测定棉花6片主叶（倒1叶至倒6叶）17个不同位点的SPAD值,对棉花不同叶位及同一叶片不同测定位点SPAD值与棉株氮素营养水平的相关关系进行研究。结果表明,倒4叶SPAD值与棉株地上部氮含量的相关性最好,相关系数为0.6524,达到了显著水平,可认定倒4叶为棉花的功能叶。而棉花倒4叶17个测定位点中,叶片上缘位置SPAD值与地上部氮含量的相关性较靠近叶柄的部位更好,其中S3位点即叶尖位置的相关系数最高,为0.4597,达极显著水平。可以初步确定棉花倒4叶叶尖位置为测定SPAD值以判断棉花氮素营养水平的最佳位点。     

氮肥施用策略对膜下滴灌棉花叶片叶绿素含量变化的影响

进行了南疆膜下滴灌棉花不同施肥策略和不同灌水量对农田环境影响的田间试验,利用SPAD-502叶绿素仪测定了不同施氮比例下棉花功能叶叶绿素SPAD值的变化,分析了叶绿素SPAD值积累量与棉花产量的关系。结果表明:棉花整个生育期采用不同的追肥策略,各个处理叶片中叶绿素含量变化的趋势、峰值大小及SPAD值积累量都会不同。在蕾期、花铃期前期,不同施肥策略均会影响叶片叶绿素的积累,而盛铃期施肥策略对叶片叶绿素影响不大。各处理叶片叶绿素SPAD值与产量之间存在明显的正相关,生育期积累的叶绿素含量越高,产量越高。在比较理想的施肥量和施肥策略下,过高的灌水量不一定会获得高的棉花产量。     

基于高光谱的棉花叶片磷含量估测模型

研究不同施磷条件下棉花叶片叶绿素含量的变化规律,旨在建立基于高光谱的叶片磷含量估测模型,实现棉花叶片磷含量快速监测。在盆栽试验条件下,设置不同的磷肥量,测定棉花功能叶叶绿素含量与磷含量,并利用植被指数和叶绿素含量的相关性构建磷含量的光谱变量,从而实现利用高光谱对棉花叶片磷含量的定量监测。结果表明：(1)棉花播种后100天左右,叶片磷含量与叶绿素呈现显著关系(决定系数R²=0.96)。(2)利用多个植被指数(X)和叶绿素含量(I)的相关性构建倒一叶、倒二叶、倒三叶、倒四叶的磷含量光谱变量,其中各叶片相关性最优的模型：倒一叶(L₁)为I₁=2.6131X_RENDVI-0.4275,X_RENDV为红边归一化植被指数,R²=0.71,RMSE=0.2;倒二叶(L₂)为I₅=0.0142X_TVI+0.3274,X_TVI为三角植被指数,R²=0.76,RMSE...     

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...     

不同追施氮肥量对南疆陆地棉SPAD值及干物质积累与分配的影响

为明确追施不同氮肥量对陆地棉SPAD值及干物质积累与分配的影响,在南疆巴州地区以当地主栽品种‘巴43541’为材料,设置4个追施氮肥水平,分别为不追施氮(N0)、减施50%常规追施氮肥(N1)、常规追施氮肥(N2)、增施50%常规追施氮肥(N3),分析不同追施氮肥量对叶片SPAD值、干物质积累与分配、产量以及氮肥利用的影响。结果表明,减施50%追施氮肥量能增加陆地棉各生育期的SPAD值和SPAD积累值,且生殖器官干物质转化比例最高为60.53%,产量为6581.32 kg/hm²,相比于其他处理增产1.4%～16.5%,氮肥偏生产力和氮肥农学利用率均显著高于其他处理。减施50%常规追施氮肥处理较其他处理增产虽然不显著,但是能够显著增高氮肥偏生产力和氮肥农学利用效率,可考虑在生产实践中应用。     

喷水时长对葡萄叶片SPAD值和叶绿素含量的影响分析

为研究极端干旱区葡萄微喷条件下不同喷水时长对葡萄叶片SPAD值和叶绿素含量的影响,通过对葡萄各生育期叶绿素含量和SPAD值的测定,分析不同喷水时长处理下的SPAD值日变化及连日变化特征、SPAD值与叶绿素含量相关性及统计检验。结果显示,在不同喷水时长条件下,各处理的SPAD值呈先减小后增大的变化趋势,日变化值在40.1~45.1之间,其中,每天喷水1 h处理（WP1）的SPAD值(43.5)日平均值最高,其次是每天喷水2h处理（WP2）和每天喷水3 h处理（WP3）,分别为42.9和42.6,对照处理（CK）的SPAD值最低(41.2)。葡萄叶片SPAD值与叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量间均达到极显著正相关关系,其回归方程分别为Ca=0.0915VSPAD-1.787、Cb=0.0682VSPAD-1.9327、Ct=0.1597VSPAD-3.7197,表明利用SPAD值预测叶绿素a含量、b含量与总叶绿素含量是可行的,为快速测定大田葡萄叶片叶绿含量提供了新的方法。     

不同施N策略对棉花SPAD值和产量的影响

通过棉花膜下滴灌不同施氮策略对产量及氮素养分和叶绿素值相关性的影响研究,为膜下滴灌精准施氮技术提供理论依据。在田间分别设2个施N量水平,3个追氮比例,共6个处理,比较产量差异,并采用SPAD-502叶绿素仪测定分析SPAD值和土壤碱解氮变化特征。结果表明：360 kg/hm2的施氮量可获得3040.5 kg/hm2的高产,但3个追氮比例策略对产量影响差异小,240 kg/hm2的施氮量下3个追氮比例策略对产量影响差异显著;240 kg/hm2施氮量的SPAD值整体较低,3个追氮比例策略在蕾期以后的SPAD值差异不显著,而360 kg/hm2施氮量处理在蕾期以后的SPAD值差异显著;高产棉花需肥规律的推荐比例的SPAD值与土壤碱氮相关性R2值达到0.9367的最高水平。结论:充足供氮时,调整追氮比例对高产影响不大;供氮不足不易获得高产,但调整追氮比例有一定的增产空间;施氮肥充足并按照棉花需肥规律的推荐比例施氮,可延缓棉花早衰失绿,形成高产。     

涝渍胁迫下辣椒叶绿素含量与SPAD值相关性模型建立及应用

为研究涝渍胁迫下辣椒叶片叶绿素含量与SPAD值(single-photon avalanche diode)相关性,使用叶绿素荧光仪和分光光度计法测量辣椒叶片叶绿素含量,探讨正常管理及涝渍胁迫下辣椒叶片叶绿素含量与SPAD值的相关性。结果表明,正常管理条件下所有品种SPAD值与辣椒叶片叶绿素含量呈正相关,能真实评价辣椒叶片叶绿素含量,其中‘汇丰二号’的4个拟合模型相关系数达显著,最优拟合模型为线性方程。涝渍胁迫严重干扰了使用SPAD值评价辣椒叶片叶绿素含量的准确性,短期胁迫与长期胁迫对不同品种的干扰程度存在显著差异。本研究建立了正常管理及涝渍胁迫下辣椒SPAD值与叶绿素含量最优相关性函数,经检验相关系数达显著水平的相关性模型可直接应用到相关研究中,测量SPAD值代入方程即可快速获取叶绿素含量,实现了对辣椒叶绿素含量的无损检测。     

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.