利用冠层光谱监测小麦籽粒蛋白质积累动态

于2003-2006年连续3个生长季, 利用不同小麦品种在不同施氮水平下进行大田试验,在小麦不同生育期采集田间冠层高光谱数据并测定植株氮素含量、生物量和籽粒蛋白质积累量(GPA)。通过定量分析小麦籽粒蛋白质积累量、冠层氮素营养指标及高光谱参数的相互关系,确立了能够准确预测小麦籽粒蛋白质积累动态的敏感光谱参数及定量模型。结果表明,在籽粒灌浆期间冠层氮素营养指标(CNNI)自开花期随时间进程的积分累积值与对应时期籽粒蛋白质积累状况存在显著的定量关系,其中植株氮积累量(PNA)表现最好。对冠层氮素营养指标的光谱估算,在不同品种、氮素水平、生育时期和年度间可以使用统一的光谱模型。根据特征光谱参数-冠层氮素营养指标-籽粒蛋白质积累量这一技术路径,以冠层氮素营养指标为交接点将两部分模型链接,建立高光谱参数与籽粒蛋白质积累量间定量方程。经不同年际独立数据的检验,基于SDr/SDb–PNA–GPA技术路径建立模型可以估算小麦籽粒生长过程中蛋白质积累动态,预测精度和相对误差分别为0.954和13.1%。因此,利用关键特征光谱参数可以实时监测小麦籽粒生长进程中蛋白质积累状况。     

不同环境和基因型条件下水稻植株的糖氮比变化及其与产量形成的关系

以日本和IRRI的9个水稻品种为材料,分别以武香粳9号和两优培九为对照,在江苏南京和云南丽江研究了不同水稻基因型抽穗后营养器官非结构性碳含量（NSC）、碳氮比（C／N）的变异及其与产量形成的关系。结果表明,基因型是影响NSC和C／N的主导因子,齐穗期NSC和C／N在两生态点间的差异很小,而灌浆期和成熟期丽江点的NSC均极显著高于南京点;灌浆期南京点的C／N值显著高于丽江点,成熟期则为丽江点显著高于南京点。齐穗期营养器官NSC和C／N比与结实率均呈极显著二次曲线相关,且当NSC在14％左右时结实率较高;齐穗期C／N与产量均呈二次曲线相关,C／N值在9～14之间产量较高。     

小麦水分胁迫影响因子的定量研究Ⅰ.干旱和渍水胁迫对光合、蒸腾及干物质积累与分配的影响

通过冬小麦盆栽水分控制,研究了干旱和渍水胁迫下冬小麦水分生理生态关系。结果表明,存在凌晨叶水势临界值,当凌晨叶水势低于临界值后,植株叶片净光合速率显著降低,凌晨叶水势临界值可运用模糊聚类方法确定。在水分亏缺条件下,相对蒸腾速率和净光合速率随土壤水分变化的关系不相同,相对蒸腾速率与土壤相对含水量为直线     

小麦地上部器官建成模拟模型的研究

对小麦植株地上部器官形成过程进行了较为系统、全面的模拟研究,建立了包括叶片、节间和分蘖的解释性动态模型。模型引入3个品种参数,即最大叶热间距、伸长节间数和株高,分别反映了不同小麦品种在叶片和节间等方面的遗传差异性。利用国内、外三组田间试验资料对所建模型进行了检验,表明模型对主茎叶龄、单株叶面积、单株     

小麦籽粒蛋白质含量高光谱预测模型研究

为定量分析小麦籽粒蛋白质含量、叶片氮素营养指标、冠层高光谱参数的相互关系,确立能够准确预测小麦籽粒蛋白质含量的敏感光谱参数和定量模型,2003—2006年在连续3个生长季不同小麦品种和不同施氮水平的4个大田试验条件下,于小麦不同生育期采集田间冠层高光谱数据并测定植株氮素含量和籽粒蛋白质含量。试验1以低蛋白质含量的宁麦9号和高蛋白质含量的豫麦34为材料,试验2以低、中、高蛋白质含量的宁麦9号、扬麦12和豫麦34为材料,试验3以低蛋白质含量的宁麦9号、中蛋白质含量的扬麦10号和淮麦20以及高蛋白质含量的徐州26为材料,试验4以低蛋白质含量的宁麦9号和中蛋白质含量的扬麦10号为材料。结果显示,不同品种小麦的籽粒蛋白质含量随施氮水平的提高而增加,可以通过开花期叶片氮含量和氮积累量进行可靠的估测。而不同试验条件下的叶片氮含量和氮积累量可以基于统一的光谱参数进行定量反演,其中基于REPle和mND705的叶片氮含量监测模型及基于SDr/SDb和FD742的叶片氮积累量监测模型,具有可靠的预测性和适用性。根据特征光谱参数—叶片氮素营养—籽粒蛋白质含量这一技术路径,以叶片氮素营养为交接点将两部分模型链接,建立了基于开花期高光谱参数的小麦籽粒蛋白质含量预测模型,经独立资料检验表明,以参数mND705、REPle、SDr/SDb和FD742为变量建立成熟期籽粒蛋白质含量预报模型均给出较好的检验结果。因此,利用开花期关键特征光谱指数可以直接评价小麦成熟期籽粒蛋白质含量状况,其中基于mND705参数的预测模型更为准确可靠。     

小麦氮素积累动态的高光谱监测

 【目的】研究小麦地上部氮积累量与冠层高光谱参数的定量关系,分析多种高光谱参数估算地上部氮积累量的效果。【方法】连续3年采用不同蛋白质含量的小麦品种在不同施氮水平下进行大田试验,于小麦不同生育期采集田间冠层高光谱数据并测定植株不同器官生物量和氮含量。【结果】植株氮积累量随着施氮水平的提高而增加,不同地力水平间存在明显差异。植株氮积累量的光谱敏感波段主要存在于近红外平台和可见光区,而地上部氮积累量与冠层光谱的相关性明显降低。对植株氮积累量的光谱估算,在不同品种、氮素水平、生育时期和年度间可以使用统一的光谱模型。在籽粒灌浆期间植株氮积累量自开花期随时间进程的积分累积值与对应时期籽粒氮素积累状况存在显著的定量关系,根据特征光谱参数植株氮素营养籽粒氮积累量这一技术路径,以植株氮积累量为交接点将模型链接,建立高光谱参数与籽粒氮积累量间定量方程。将植株氮积累量与籽粒氮积累量相加,确立了基于高光谱参数的籽粒灌浆期间地上部氮积累量监测模型。经不同年际独立资料的检验表明,利用光谱参数SDr/SDb、VOG2、VOG3、RVI（810,560）、[（R750-800）/（R695-740）]-1和Dr/Db建立模型可以实时监测小麦地上部氮素积累动态变化,预测精度R2分别为0.774、0.791、0.803、0.803、0.802和0.778,相对误差RE分别为16.7%、15.5%、15.6%、18.5%、15.5%和17.3%。【结论】利用关键特征光谱参数可以有效地评价小麦地上部氮素积累状况,其中尤以植被指数VOG2、VOG3和[（R750-800）/（R695-740）]-1的效果更好。     

利用冠层反射光谱和叶片SPAD值预测小麦籽粒蛋白质和淀粉的积累

 研究了不同土壤水氮条件下小麦抽穗后叶片氮素状况和籽粒蛋白质及淀粉积累动态与叶片SPAD值、冠层光谱反射特征的关系。结果表明,小麦抽穗后叶片氮积累量与叶片SPAD值、冠层反射光谱分别呈显著的指数和线性相关;籽粒蛋白质积累量与叶片氮积累量呈显著线性负相关,而成熟期籽粒蛋白质积累量与抽穗后叶片氮转运量呈线性正相关。叶片SPAD值与籽粒蛋白质和淀粉积累量均呈二次抛物线关系;比值指数R(1 500,610)和R(1 220,560)分别与籽粒蛋白质积累量和淀粉积累量呈显著负指数相关。因此,叶片SPAD值和比值指数可以     

不同水、氮条件下水稻不同叶位水、氮含量及光合速率的变化特征

本文研究了不同土壤水氮条件下,水稻不同叶位含水率、含氮率、叶色和光合速率的动态变化特征。结果表明,拔节至抽穗前后,不同叶位含水率为顶1叶<顶2叶<顶3叶<顶4叶;随胁迫时间的推移,灌浆期后不同叶位水分变化趋势随水分处理而异,W3和W5同拔节至抽穗期,而W1和W2表现相反（W1至W5为由低到高土壤水分处理）。不同叶位叶     

基于WebGIS的农业空间信息管理及辅助决策系统

该研究在总结和提炼区域农业信息管理和评价理论与技术研究成果的基础上,运用知识工程和系统建模方法,建立了种植制度评价、农产品生态区划、农作生产潜力分析和精确农作管理的定量化动态知识模型。并运用软构件技术,基于B/S的分布式网络结构,以WebGIS为空间信息管理平台,建立了网络化、数字化的农业空间信息管理及辅助决策系统。系统实现了基本地图操作、农业空间信息查询与分析、种植制度评价、农产品生态区划、农作生产潜力分析、精确农作管理、可视化输出以及系统维护等功能。以江苏省为案例区,对系统进行了实例应用,结果表明,系统能有效地管理区域性农业空间信息,并在基于空间信息的农业生产管理决策方面具有较好的适应性和指导性。     

水稻氮素吸收、利用与硅素营养的关系

 研究了30个水稻品种氮素吸收、利用与硅素积累的关系及高效硅肥对2个水稻品种氮素吸收与利用的影响。结果表明,水稻品种氮素积累量与硅素积累量呈极显著正相关,但氮素含量与硅素含量的相关性不显著。水稻品种的氮素干物质生产效率(NDMPE)与其体内N、P、K、Si积累的平衡有关,NDMPE与养分平衡指数呈显著正相关,与养分偏离系数呈显著负相关,但氮素吸收量与养分平衡指数和养分偏离系数的相关不显著。硅肥提高了叶片GPT转氨酶和籽粒淀粉分支酶(Q酶)活性,从而促进了水稻对氮素的吸收,但其NDMPE却随氮素积累量的增加而降