植被覆盖度对冬小麦冠层光谱的影响及定量化估产研究

为避免土壤背景对冠层光谱的干扰,提高冬小麦定量化估产精度,以河北廊坊中低产田条件下的冬小麦为研究对象,利用ASD Field Spec高光谱仪定点获取冬小麦冠层光谱信息,分析了田间植被覆盖度和冠层NDVI在生育期内的变化,并利用植被覆盖度对冠层NDVI进行了校正。结果表明,通过三基色即RGB、色度和亮度可将数字图像中冬小麦和土壤背景进行分割,从而获得单位面积上冬小麦的覆盖百分比。而通过覆盖度校正后的植被指数即CNDVI能够更具针对性地反映植株冠层氮素信息。在本试验条件下利用灌浆中期的CNDVI与产量进行一元回归或利用全生育期的CNDVI与产量进行多元回归均取得了较好的效果,决定系数分别为0.849和0.853。由于多元回归模型考虑了不同时期的CNDVI的变化,因此模型具有更强的可靠性和稳定性,较适合于冬小麦定量化估产。     

糯玉米钾素分配转移特性的基因型差异

在同一供肥水平下研究31个糯玉米品种的钾素分配转移特性,分析糯玉米钾素分配转移规律及其与钾素吸收利用的关系,揭示钾素分配转移的基因型差异及其对产量形成的作用。结果表明,糯玉米生育期间钾素在各器官的分配与氮、磷不同,钾素不随生长中心的转移而转移,在生育期间钾素主要分配在叶片和茎秆中,开花前主要分配在叶片中,开花后钾素分配到茎秆中最多。糯玉米不同品种各器官钾素转移率存在显著差异。相关分析表明,钾素转移率主要影响产量和钾素利用效率的高低,而对钾素吸收总量及钾收获指数影响较小。通径分析表明,鲜穗、鲜子粒及成熟子粒中高产品种叶片的钾素转移率较高,叶鞘的钾素转移率高有利于品种鲜穗、鲜子粒及成熟子粒钾素利用效率的提高。     

不同组分脲甲醛缓释肥的夏玉米肥料效应研究

【目的】探究不同组分的脲甲醛缓释肥在夏玉米上的肥料效应,为制备夏玉米一次性施用的专用肥料提供理论依据,从而简化施肥步骤,节省施肥成本,提高肥料效益,减少养分损失,保护生态环境。【方法】试验以夏玉米品种郑单958为供试材料,连续2年在大田条件下,设置3种组分脲甲醛缓释肥处理(UF1、UF2、UF3)、常规施肥处理(CF)和不施肥处理(CK),研究不同组分脲甲醛对夏玉米产量、氮肥利用率、地上部氮素积累量、土壤无机态氮含量的影响。【结果】不同组分的脲甲醛肥效不同,UF1、UF2、UF3脲甲醛缓释肥均能够提高夏玉米产量及氮肥利用率,尤其以UF2效果最佳,与常规施肥处理相比,UF2处理2年平均增产7.63%,氮肥利用率提高16.43个百分点;UF1效果次之,平均增产6.53%,氮肥利用率提高12.30个百分点;UF3平均增产4.98%,氮肥利用率提高0.82个百分点。不同组分脲甲醛缓释肥其氮素释放速率也不同,与常规施肥相比,脲甲醛缓释肥处理在玉米苗期0—20 cm土层无机氮含量均较高,其中以UF2处理最高,达80.09 mg·kg~(-1);UF1次之,含量为66.47 mg·kg~(-1),UF3处理最低,为51.18 mg·kg~(-1)。大喇叭口期常规施肥处理追施60%尿素,土壤的无机态氮含量有一定地提高,灌浆期含量为27.46 mg·kg~(-1)。20—40 cm土层中,UF1、UF2在大喇叭口期到灌浆期土壤无机态氮含量较稳定,灌浆期后含量下降,其中UF1处理收获期含量低至13.40 mg·kg~(-1),比CF处理低1.05 mg·kg~(-1)。UF2处理收获期土壤无机态氮含量为14.13 mg·kg~(-1),较CF处理降低0.32 mg·kg~(-1)。而UF3收获期土壤无机态氮含量略高于其他处理,较CF高出1.51 mg·kg~(-1)。因此,一次性施用的脲甲醛缓释肥处理均可满足玉米整个生育期的养分需求。【结论】在不同组分脲甲醛缓释肥中,UF2处理获得了相对较高的产量和氮肥利用率,可作为华北平原北部中低产土壤的玉米专用缓释肥。     

采用粒片状肥料实现夏玉米一次施肥的可行性研究

【目的】为探求夏玉米高产一次性施肥技术,根据夏玉米需肥特性,研制大小一致、 含等量氮磷钾养分的新型压缩片状肥料,将此肥料施在玉米植株适宜的位置,实现单株定量精准施肥。【方法】将尿素、 磷酸一铵和氯化钾肥料按夏玉米需肥特性合理配比,粉碎、 充分混匀后采用液压机压缩为重7.0 g的片状肥料,每2片含有每株玉米所需的氮磷钾养分; 在夏玉米苗期,将2粒片状肥料分别施在两株玉米中间两边间隔约15 cm处,施肥深度约10 cm,使得每株玉米四周都有肥料持续供应养分。采用田间试验分别在河南鹤壁和山东菏泽研究了单株定量施肥、 缓释肥及常规施肥对夏玉米产量、 干物质积累、 氮代谢、 氮磷钾养分积累量及氮肥利用效率的影响。【结果】鹤壁和菏泽夏玉米施氮肥显著增产15.1%~19.5%和13.8%~16.1%。单株定量一次性施肥叶片硝酸还原酶活性在大喇叭口期和吐丝期分别较习惯2次施肥高7.45%和5.57%,谷氨酰胺合成酶活性分别高9.88%和6.18%; 植株氮、 磷和钾素积累量均略有增加,氮肥农学效率和氮肥当季利用率分别高1.24 kg/kg和3.41个百分点,产量平均增加2.5%。【结论】夏玉米单株定量一次性施肥叶片硝酸还原酶、 谷氨酰胺合成酶活性、 干物重、 植株氮磷钾养分积累量与习惯2次施肥、 缓释肥一次性施肥效果相当,产量和氮肥利用效率略有增加,实现了高产和一次性施肥的目标。     

黄淮海平原农田土壤磷素空间分布特征及影响因素研究

根据505个样点表层(0～20 cm)土壤磷素的化验数据,在ArcGIS9.0平台上运用地统计学方法研究了黄淮海平原土壤磷素的空间分布特征及其影响因素.结果表明,该区土壤全磷和速效磷含量均属中等水平,全磷含量达(0.73±0.18)g·kg-1,速效磷含量达(21.31±16.08)mg·L-1.土壤全磷空间分布总体上呈团状或块状,其中高值区(＞0.80 g·kg-1)主要分布于河北中南部、山东西部以及山东、安徽、江苏三省交汇处,并由黄淮海中部地区向南北方向逐渐减少;低值区(＜0.50 g·kg-1)主要分布于黄淮海南北两地.土壤速效磷含量总体上呈小团块状分布,其空间分布较全磷复杂.高值区(＞24.0 mg·L-1)主要分布在黄淮海平原的中部地区,并向东北和正南方向减少.低值区(＜12.0 mg·L-1)主要分布于黄淮海平原南、北部边缘.全磷和速效磷高值区主要分布区地理位置大体一致,均是在黄淮海平原中部区域一带,并以此区域向北降低.不同土壤类型由于成土母质本身含磷量空间分布差异,产生了土壤磷素空间变异.土壤质地、磷肥使用量及部分理化性状影响土壤磷素含量.     

基于主成分回归分析的土壤有机质高光谱预测与模型验证

在室内条件下,利用ASD2500高光谱仪测定了风干土壤样品的光谱。通过相关分析对土壤有机质（SOM）光谱敏感波段进行了初步筛选;利用逐步回归分析和主成分回归(PCR)分析等统计方法进行了显著性变量筛选、共线性诊断、数据转换等处理;最终建立了东北黑土SOM回归预测模型。模型所选的波段为均位于近红外波段。经验证,模型预测值与实测值的决定系数R2=0.840,总均方根差RSME=0.226。     

基于冠层平行平面光谱特征的冬小麦籽粒蛋白质含量预测

通过2个小麦品种,4个氮素水平的大田小区试验,及光谱仪传感器在冬小麦群体侧面水平测定不同叶层反射光谱,分析不同叶层光谱特征参量与冠层氮素分布、籽粒蛋白质含量的定量关系,建立籽粒蛋白质含量预测的分层光谱模型。结果表明,2个小麦品种冠层内氮素分布特点不同,普通蛋白质含量小麦京冬8号上、下叶层对不同氮素处理反     

基于玉米叶片光谱特征的土壤无机氮含量估算模型的建立与验证

  【目的】  作物叶片颜色反映土壤养分的供应状况。研究作物叶片氮素相关的特征光谱信息与土壤无机氮含量的关系,以建立基于叶片光谱信息的土壤无机氮含量诊断模型,实现利用高光谱技术对作物和土壤进行实时监测。  【方法】  在两年(2017—2018) 的玉米 (郑单958) 田间试验中,设置6个施氮水平,施氮量分别为0、60、120、180、240、300 kg/hm2。在玉米的拔节期、大喇叭口期、开花吐丝期、灌浆期测定叶片高光谱反射率,对植株和土壤样品进行采集,分析土壤无机氮含量的变化,明确叶片光谱反射率与土壤无机氮含量的关系,利用光谱参数和偏最小二乘回归法 (partial least squares regression,PLSR) 建立诊断模型并进行模型精度的评价。  【结果】  施氮处理土壤无机氮含量显著高于不施氮处理,随着生育期的推移,土壤无机氮含量呈递减趋势,追肥可显著提高土壤无机氮含量。拔节期和开花吐丝期叶片光谱反射率与土壤无机氮含量在可见光波段呈负相关关系,在近红外波段呈正相关关系;大喇叭口期两者在可见光波段呈负相关关系,灌浆期两者无明显相关关系。在光谱参数模型中,4个生育期土壤无机氮含量预测的最佳光谱指数分别为RVI-2、RSI (534,726)、RSI (567,519) 和RVI-2,其回归模型验证集的R2分别为0.642、0.749、0.696、0.540。在PLSR预测模型中,利用PLSR建立的诊断模型验证集的R2分别为0.876、0.838、0.765、0.595,RPD (ratio of percent deviation) 分别为2.140、2.077、2.002、1.369。  【结论】  基于叶片光谱反射率建立的PLSR估算模型,在玉米的拔节期、大喇叭口期、开花吐丝期均能很好地预测土壤无机氮含量。因此,利用叶片光谱特征诊断土壤无机氮含量具有一定的可行性。     

玉米不同层位叶片生理生化指标与SPAD值的关系

  【目的】  研究不同层位玉米叶片氮素指标的变化,确定在不同生育时期进行营养诊断的最佳叶片,以便能够及时、准确地进行氮素营养光谱诊断,实现玉米高产和肥料高效益。  【方法】  设置两年 (2017和2018) 的盆栽试验,共设6个施氮水平,分别在玉米的关键生育时期 (拔节期、大喇叭口期、开花吐丝期和灌浆期) 按叶片层位取样,分析叶片生理生化指标 (叶片氮含量、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、可溶性糖含量、叶片厚度和净光合速率) 的变化及其与SPAD值的关系,确定利用SPAD值对叶片氮含量进行估算的最佳叶片。  【结果】  1) 叶片氮含量、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、叶片厚度及净光合速率随着氮肥增施呈现先增加后平稳的趋势,与叶片SPAD值呈正相关关系;可溶性糖含量随着氮肥增施呈先减少后平稳的趋势,与SPAD值呈负相关关系。2) 叶片氮含量、叶绿素含量、可溶性蛋白质含量、叶片厚度、净光合速率及SPAD值垂直分布上均表现为上层叶片>下层叶片;可溶性糖含量表现为下层叶片>上层叶片。3) SPAD值与叶片氮含量之间建立的线性回归模型均达极显著水平,拔节期和灌浆期的上层叶片、大喇叭口期和开花吐丝期的中层叶片氮含量与SPAD值回归决定系数 (R2) 较高,分别为0.768、0.865、0.893、0.924。  【结论】  生育期、氮水平和叶片层位显著影响玉米叶片中与氮素营养相关的生理生化指标,呈现一定的空间异质性,在玉米拔节期和灌浆期利用SPAD值进行叶片氮含量营养诊断时应考虑测定上层叶片 (顶两片、三片完全展开叶),而在大喇叭口期和开花吐丝期应测定中层叶片 (中两片完全展开叶、穗位叶及以下两片叶)。     

我国葡萄主产区的土壤养分丰缺状况

【目的】目前我国葡萄园土壤养分研究滞后和缺乏科学的施肥指导,逐渐成为制约葡萄产业可持续发展的焦点问题。本研究旨在明确我国葡萄主产区土壤速效养分的丰缺状况并提出合理施肥建议,从而促进我国葡萄产业的健康可持续发展。【方法】2018年在我国的葡萄五大主产区(东北冷凉气候产区、华北及环渤海湾产区、秦岭-淮河以南亚热带产区、西北及黄土高原产区、云贵高原及川西高海拔产区)共采集了1 100份土壤样品,分别测定土壤pH,有机质及速效大、中、微量元素含量,并运用ArcGIS软件绘图,明确我国葡萄主产区土壤养分丰缺状况及其空间分布特征。【结果】我国葡萄主产区土壤pH范围为2.9—9.6,中性土壤在全国占比仅为11.7%;有机质平均含量仅为11.42 g·kg^-1(缺乏),有机质缺乏的土壤占比78.8%;大、中、微量元素平均含量分别为速效氮77.8 mg·kg^-1(中等)、有效磷97.2 mg·kg^-1(丰富)、有效钾214.7 mg·kg^-1(中等)、有效钙1 670.8 mg·kg^-1(丰富)...