基于SPAD值的水稻施氮叶值模型构建及应用效果

【目的】研究分析不同地力条件、施氮量、SPAD值衍生指标、产量之间的关系,实现简便、快速、无损地推荐水稻施氮量,构建基于SPAD值的水稻施氮叶值模型。【方法】2015年和2016年以杂交籼稻Q优6号为试验材料,设4种施氮水平(0、75、150、225 kg·hm~(-2)),探讨产量、SPAD值衍生指标与田块表观供氮量之间的关系,并对初步构建的叶值模型进行变量施氮应用效果研究。【结果】产量与抽穗期田块表观供氮量之间具有极显著的曲线关系,两年拟合度R2分别为0.5523,0.7148。在其拟合关系下2年度最高产量分别为9 264.93 kg·hm~(-2)、11 167.97 kg·hm~(-2),相差1 903.14 kg·hm~(-2),2016年产量相比2015年增加20.54%;达到最高产量的表观总吸氮量较为接近,分别为575.27 kg·hm~(-2),546.71 kg·hm~(-2),仅相差28.56 kg·hm~(-2),2016年表观总吸氮量相比2015年减少4.96%。不同年度的拔节期和抽穗期,SPAD值衍生指标中SPADL3(顶3叶SPAD值)、SPADL4(顶4叶SPAD值)、SPADmean(顶部4张叶片的平均SPAD值)、SPADL3×L4/mean(顶3叶SPAD值×顶4叶SPAD值/顶部4张叶片的平均SPAD值)与田块表观供氮量之间具有显著或极显著的线性关系。单张叶片中,SPADL3与拔节期田块表观供氮量,SPADL1与抽穗期田块表观供氮量线性拟合的系数在年份间变化均较小,分别为0.0156,0.0154;0.0172,0.0173。年份间,2016年SPADL3×L4/mean与田块表观供氮量线性拟合的系数和b值比2015年的拔节期依次增加了-28.70%,17.41%;抽穗期依次增加了-15.34%,56.11%。叶值模型施氮总量为表观总吸氮量与土壤表观供氮量之差,通过SPAD值衍生指标可以估测土壤表观供氮量,且抽穗期时SPAD值衍生指标与田块表观供氮量的线性拟合度较拔节期时的高。拔节期时,SPADL4与SPADL3×L4/mean,SPADL3与SPADmean之间估测推荐的施氮总量较为接近,且SPADL4、SPADL3×L4/mean估测的施氮量高出SPADL3、SPADmean50%左右。基于叶值模型的变量施氮效果表明,变量区产量高出对照区产量820.68kg·hm~(-2),变量区的氮素偏生产力、农学利用率和贡献率均明显高于对照区,分别高出13.74%,103.45%,104.12%。确定叶值模型的一般表达式为:Nw=Nz-[(Ys-b)/k-Ng],式中Nw表示施氮总量(kg·hm~(-2)),Nz表示水稻品种表观总吸氮量(kg·hm~(-2)),Ys表示叶片SPAD值衍生指标,Ng表示追肥之前已经施入的氮量(kg·hm~(-2)),k、b是田块表观供氮量(Nx)与叶片SPAD值衍生指标线性关系中的斜率和截距,而田块表观供氮量等于土壤表观供氮量(Nt)与人工已施氮量(Ng)之和。【结论】应用叶值模型的变量施氮减少了产量差,提高了产量以及氮素农学利用率、偏生产力和贡献率。     

施氮量和机插密度对钵苗机插杂交籼稻叶片光合特性及产量的影响

[目的]探讨贵州喀斯特地区钵苗机插条件下施氮量和机插密度对杂交籼稻光合特性及产量的影响,为钵苗机插技术在喀斯特地区的推广应用提供理论参考和技术指导.[方法]以C两优华占为试验材料,采用裂区设计设3种机插密度水平(21.65万、16.84万和12.63万穴/ha)和4种施氮水平(0、75、150和225 kg/ha),利用LI-6400型光合作用测量仪测量主要生育期的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)等光合参数,计算水分利用效率和光合氮素利用效率,成熟期测产并考察产量因素.[结果]随着施氮量的增加,Pn在拔节期和孕穗期整体呈上升趋势;Gs和Tr在拔节期、孕穗期和抽穗期均呈整体上升趋势;Ci在拔节期呈先升后降的变化趋势,而在孕穗期呈下降趋势;叶片氮含量在拔节期先降低后升高,孕穗期呈上升趋势;水分利用效率和光合氮素利用效率均在抽穗期整体呈下降趋势;产量呈先升高后降低的变化趋势.随着机插密度的降低,Pn和Gs在拔节期呈上升趋势,孕穗期先升高后降低,抽穗期呈降低趋势;Ci变化不显著(P>0.05,下同);Tr在拔节期逐渐上升,孕穗期逐渐下降,抽穗期呈先降低后升高的变化趋势;叶片氮含量拔节期呈升高趋势,孕穗期和抽穗期变化不明显;水分利用效率在拔节期和孕穗期均呈整体上升趋势;光合氮素利用效率在拔节期和抽穗期均先下降后上升,孕穗期先上升后下降;产量呈降低趋势.施氮量与机插密度互作对孕穗期和抽穗期Pn、拔节期和抽穗期Gs、抽穗期Tr、主要生育期水分利用效率和光合氮素利用效率的影响均达极显著水平(P<0.01),但对产量无显著影响.相关性分析结果表明,孕穗期的Pn、Gs和Tr均与产量呈显著正相关(P<0.05).[结论]在贵州喀斯特地区钵苗机插条件下,施氮量和机插密度分别为150 kg/ha和16.84万穴/ha时,C两优华占生育中期的光合氮素利用效率较高,产量结构优势明显,产量可达9399.26 kg/ha.     

秸秆还田与施氮量对杂交籼稻氮素利用效率及产量的影响

以杂交籼稻内5优5399为材料,研究了秸秆还田与施氮量对杂交籼稻氮素利用效率及产量的影响。结果表明,水稻前中期秸秆离田处理的各器官的氮素积累显著高于秸秆还田处理,后期叶的氮素积累、氮素农学利用率、氮肥生理利用率、氮素籽粒生产效率和每穗总粒数秸秆还田处理显著高于秸秆离田处理。随着施氮量的增加,水稻各个时期的器官的氮素积累均有增加的趋势,氮肥偏生产力、氮肥生理利用率、氮素籽粒生产效率和氮素干物质生产效率有降低趋势,氮素农学利用率、氮收获指数及产量有先增加后降低的趋势。在秸秆还田和施氮量150kg/hm2条件下,杂交籼稻产量最高,达9758.02kg/hm2,较秸秆离田和不施氮组合增产18.9%,可为该地区水稻的增产提供技术支撑。     

不同耕作方式对杂交水稻根系特性及产量的影响

 【目的】探明不同耕作方式下杂交水稻根系特性及增产的机制。【方法】在田间试验条件下，研究不同耕作方式(翻耕和免耕)对直播稻和移栽稻根系特性和产量的影响。【结果】无论直播或移栽，免耕稻最高分蘖期的根冠比、单蔸根干重、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积均高于翻耕稻，其成熟期0～5 cm土层的根重、根重密度和5～10 cm、10～20 cm土层的比根长也比翻耕稻高。在移栽条件下，免耕稻成熟期0～5 cm土层的根长、根长密度和根表面积高于翻耕稻，其最高分蘖期的根系32P吸收总量和根系氧化力分别比翻耕稻平均增加40.72%、13.81%；在直播条件下，免耕稻最高分蘖期、孕穗期、齐穗期的根系32P吸收总量和根系氧化力分别比翻耕稻平均增加54.56%、19.53%、2.80%和12.59%、24.06%、74.19%，其孕穗期的地上部32P的转运率比翻耕稻平均增加13.68%，而其根系残留率比翻耕稻平均降低10.22%。无论移栽或直播，免耕稻的有效穗数比翻耕稻低，但其每穗粒数高于翻耕稻。在直播和移栽条件下，免耕稻的产量平均分别为8979.0 kg·ha-1和8588.0 kg·ha-1，比翻耕稻分别增产2.30%和1.19%，但未达到5%的显著水平。【结论】免耕稻相对于翻耕稻有明显的增产优势，是其根系特性的一种响应。     

基于冠层高光谱植被指数的水稻产量预测模型研究

及时、准确、快速的进行粮食产量预测预报对指导农业生产和国家制定粮食政策有重大意义。以不同水稻品种和施氮水平为试验因素,进行两因素裂区设计试验,在水稻拔节期、孕穗期和抽穗期测定其冠层光谱反射率,通过筛选出与产量相关性最高的最佳波段组合,计算最优波段组合组成的12种植被指数,并建立了基于单植被指数和多植被指数组合的水稻产量预测模型。结果表明,孕穗期,在401～723 nm波段范围内水稻冠层原始光谱反射率与产量呈显著负相关关系;各植被指数与产量的相关性达到极显著水平。基于单植被指数构建的水稻产量预测模型,以孕穗期线性模型精度最高(R²=0.436,RMSE=874.57 kg/hm²),最佳植被指数为重归一化植被指数(RDVI),模型表达式为y=7.7E+05×RDVI₍(455,456))+1.1E+04;基于逐步回归构建的多植被指数产量预测模型同样以孕穗期表现最佳(R²=0.443,RMSE=861.81 kg/hm²),最优植被指数为比值植被指数(RVI)、土壤调节型植被指数(...     

秸秆还田与施氮量对喀斯特地区杂交籼稻干物质积累和产量的影响

为探明秸秆还田和施氮量对贵州省喀斯特地区杂交籼稻干物质积累和产量的影响,以内5优5399为试验材料,在不同秸秆处理和施氮量条件下,研究杂交籼稻的产量和干物质积累特性。结果表明,随着施氮量的增加,水稻的产量和总生物量呈先增加后缓慢下降的趋势;株高、最高分蘖数、叶面积指数、关键生育期干物质积累、主要生育阶段干物质积累、穗后比例和每穗总粒数均随着施氮量的增加总体呈增加的趋势,而成穗率和千粒重与之相反。生育后期,秸秆还田处理的干物质积累量、每穗总粒数较秸秆离田处理分别增加10.9%、2.4%,而秸秆离田处理的茎鞘物质输出率、茎鞘物质转化率、茎叶物质的表观输出量和结实率较秸秆还田处理分别增加45.3%、60.3%、41%、1.4%。综上,本试验条件下,水稻最优组合为秸秆还田和施用N 150 kg·hm^-2,最高实际产量可达到9 758.02 kg·hm^-2,较秸秆离田和不施氮组合增产18.9%。本研究结果为贵州省喀斯特地区杂交籼稻的可持续发展提供了技术支持。     

有机肥施用量和种植密度对有机栽培水稻生长及产量的影响

为探明有机肥施用量和种植密度对有机栽培水稻产量的影响,以宜香优2115为材料,开展以密度为主区、有机肥施用量为副区的两因素裂区设计试验,密度设3个水平(12.8万、16.7万、23.8万穴/hm2),有机肥施用量设4个水平(0、3000、6000、9000 kg/hm2),分析其对有机栽培水稻生长和产量影响的差异.结果...     

播种量和秧龄对钵苗机插杂交籼稻秧苗素质的影响

以杂交籼稻C两优华占为试验材料,研究了播量和秧龄对钵苗机插水稻秧苗素质的影响。结果表明,随着秧龄的降低,苗高、叶挺高和根冠比呈降低趋势,叶龄、茎基宽、总根长、根表面积、根分支数和根尖数呈先降低后升高趋势,叶面积和根平均直径呈先增加后降低趋势,而重高比呈上升趋势。随着播量的增加,苗高、叶龄和叶挺高均呈先降低后升高趋势,茎基宽、地上部干质量和重高比、总根长、根表面积、根平均直径和根分支数均呈降低趋势,而根冠比呈先上升后下降趋势。通过隶属函数值分析结果得出,秧龄为55d和播种量为每孔2粒处理下秧苗综合质素表现最优。     

不同地力条件下施氮量对杂交籼稻干物质积累、氮肥利用率和产量的影响

在大田试验条件下,以宜香优2115为试验材料,设地力(高、较高、中、低)和施氮量(0、75、150和225kg/hm²)两因素处理,探明不同地力条件下施氮量对杂交籼稻干物质积累、转运和产量及氮肥利用率的影响。结果表明,随着施氮量增加,穗前和成熟期干物质积累量有增加趋势;抽穗期至成熟期,随着施氮量的增加,茎叶干物质转运量和茎叶干物质转运对穗部贡献率均呈先增加后降低的趋势;随着施氮量的增加,氮肥吸收利用率、农学利用率和偏生产力,以及千粒重和结实率逐渐降低,每穗粒数和产量先增加后降低,而有效穗数逐渐升高。随着地力条件的降低,穗前、成熟期和穗后干物质积累量、茎叶干物质转运量和茎叶干物质对穗部的贡献率及穗部干物质增加量均呈逐渐下降趋势,氮肥吸收利用率和生理利用率亦有降低趋势,而偏生产力呈先增后降的趋势。水稻有效穗数和产量均随土壤地力的提高而增加,而每穗粒数表现为下降。回归分析表明,在高、较高、中、低地力条件下,水稻可获得的最高产量分别为10 829.94、10 107.20、9 757.30和9 112.37 kg/hm²,其对应的适宜施氮量分别为14...     

水稻考种方法探析

通过对水稻每穗总粒数、结实率、千粒重、充实率的测定方法的探讨,明确了水稻的考种方法。