基于赤池信息准则的冬小麦植株氮含量高光谱估算

冬小麦叶片氮含量与叶片光合作用和营养状况密切相关,直接影响植株生长发育,而茎秆中的氮含量与茎秆中纤维素、半纤维素和木质素的比例和含量密切相关,直接影响茎秆质量及植株的抗倒伏能力。然而,有关对冬小麦茎秆氮含量估算研究较为有限,限制了从氮含量角度判断茎秆质量及对倒伏的预测能力。为精准估算冬小麦不同器官（叶片、茎秆）氮含量,该研究通过2年田间试验,获取冬小麦4个关键生育期（拔节期、抽穗期、开花期、灌浆期）和3种施氮水平条件下（N1、N2和N3）的冠层光谱反射率、叶片、茎秆氮含量及叶片SPAD (soil and plant analyzer development, SPAD)值。分析了不同生育期和施氮水平条件下高光谱植被指数对叶片和茎秆氮含量的敏感性,并结合5种常用的机器学习算法：随机森林回归（random forest regression,RFR）、支持向量回归（support vector regression,SVR）、偏最小二乘回归（partial least squares regression,PLSR）、高斯过程回归（gaussian process regression,GPR）、深度神经网络回归（deep neural networks,DNN）构建冬小麦叶片和茎秆氮含量估算模型。结果表明：高光谱植被指数对叶片和茎秆氮含量的敏感性受到生育期和施氮水平的影响。在灌浆期,最佳植被指数双峰冠层植被指数 DCNI（double-peak canopy nitrogen index）对叶片氮含量的敏感性最高,R²为0.866。对茎秆氮含量,在抽穗期的敏感性最高,最佳植被指数归一化叶绿素比值指数 NPQI（normalized phaeophytinization index）与氮含量决定系数R²＝0.677。施氮水平的提升增加了光谱植被指数对茎秆氮含量的敏感性。结合SPAD值的机器学习算法提升了氮含量的估算精度,对叶片氮含量,在不同生育期和施氮水平条件下估算精度提升了1%～7%,其中在全生育期的归一化均方根误差NRMSE从0.254降低到0.214,抽穗期的NRMSE提升最大,从0.201降低到0.128。对茎秆氮含量,全生育期的NRMSE从0.443降低到0.400,抽穗期的NRMSE变化最大,从0.323降低到0.268。在全生育期,结合SPAD值的DNN模型对叶片（R²=0.782、NRMSE=0.214）和茎秆（R²=0.802、NRMSE=0.400）氮含量的估算精度最佳。研究说明,SPAD值与光谱植被指数结合有利于提升冬小麦不同生育期和施氮水平条件下叶片和茎秆氮含量的估算精度。

     

密度和氮肥互作对单粒精播花生SPAD值、植株和产量性状的影响

本研究旨在探讨单粒精播花生生理性状和产量性状对密度和氮肥的响应。选择山东省烟台市招远鲁东丘陵地,作物两年三熟。2018和2019年,以出口大花生品种花育22为试验材料进行大田试验,设置了3个种植密度（12万、20万、28万株/hm²,分别表示为D1、D2和D3）和4个施氮量（0、50、115、180 kg/hm²,分别表示为N0、N50、N115、N180）,于不同生育时期调查分析花生SPAD值、植株和产量性状。研究结果表明,种植密度和施氮量均显著影响花生叶绿素含量、干物质量、植株性状和产量性状,且两者互作效应显著。在D2密度条件下,花生荚果产量较D1密度和D3密度分别高24.31%～45.04%和10.57%～15.13%,成熟期叶绿素含量分别高3.70%～27.82%和6.10%～18.94%,成熟期干物质量分别高7.31%～32.34%和10.65%～34.59%,且差异性均达到了显著水平。在D2密度下,施氮量在50～180 kg/hm²范围内,花生荚果产量、叶绿素含量和干物质量均显著高于无氮处理,各施氮处理表现为N115 > N180 > N50 > N0,以施氮量为115 kg/hm²时花生荚果产量最大,较N50和N180处理分别提高了6.83%和3.90%,叶绿素含量、干物质量和植株性状也协同提高。综合考虑生理性状、产量性状等因素,在本试验条件下,单粒精播花生栽培在低密度12万株/hm²下,花生主要产量性状随着施氮量的增加而增加,以种植密度为20万株/hm²,施氮量为115 kg/hm²较为适宜。     

芍药蕾期叶片SPAD值与净光合速率的变化

以2个芍药品种大富贵与红艳争辉为材料,测定了芍药蕾期不同叶位叶面积、叶片SPAD值、净光合速率(Pn)。结果表明,现蕾初期叶面积从大到小依次为基部、中部、顶部,至现蕾末期,以中部叶面积最大;不同叶位的叶面积随着花蕾的发育不断增大,现蕾30 d叶面积达到最大,约为现蕾初期的3倍;不同叶位叶片的SPAD值在蕾后10 d迅速增大,之后增加幅度降低,大富贵高于红艳争辉;现蕾初期叶位越高,SPAD值越低;不同叶位叶片的Pn值随着生长发育均呈直线上升趋势,蕾后30 d的Pn值约为现蕾初期的3倍,大富贵的Pn值高于红艳争辉,不同叶位叶片的Pn值与SPAD值呈显著正相关。     

氮肥基追比对不同成熟型小麦叶片衰老及产量的影响

为了探索不同成熟型小麦品种实现高产的适宜氮肥基追比例,选用正常落黄型品种豫农416和早衰型品种西农979为试验材料,在总施氮量240 kg/hm2条件下,研究了不同氮肥基追比对两种成熟型小麦品种籽粒产量、旗叶SPAD值、叶面积指数及群体质量的影响。结果表明,同一施氮量下,氮肥基追比例对不同成熟型小麦籽粒产量及其产量构成因素的影响均达显著水平,不同品种成产因素及产量的最适氮肥基追比不同。此外,增加追氮比例可明显提高早衰品种西农979各生育时期叶面积指数及叶片SPAD值,有效延缓叶片衰老。本试验条件下,氮肥全部基施或全部追施的产量均较低,氮肥基追结合可以增加产量,正常落黄型品种豫农416获得最高产量的适宜氮肥基追比为5∶5,早衰型品种西农979实现最高产量的最适氮肥基追比为3∶7。     

不同铵硝比营养液对生菜生长发育影响的研究

氮素是作物生长所必需的营养元素之一。在一般情况下，作物能够吸收利用的氮素形态有多种。但从营养学角度来说，植物生长的主要氮源为NH4^＋-N和NO3^-—N。由于作物本身遗传特性和营养特点以及环境条件的差异，作物对NH4^＋-N和NO3^--N的吸收利用和适宜性也有不同。对蔬菜作物来说，     

基于SPAD值的大白菜氮素营养诊断和推荐施肥模型研究

以大白菜卵圆型品种"锦抗1号"和直筒型品种"乡情80"为试材,在6个氮肥水平下,研究了叶片SPAD值与氮素营养诊断指标、施氮量的关系以及施氮量对产量的影响。结果表明:在大白菜莲座期和结球期,2个品种的叶片SPAD值与氮素营养诊断指标及施氮量有很好的相关性;2个生育期"锦抗1号"的临界SPAD值分别为40.45、42.45,"乡情80"的临界SPAD值分别为38.57、40.36;建立了基于叶片SPAD值的大白菜氮肥推荐施肥模型。综上所述,大白菜叶片SPAD值可以作为氮素营养诊断指标,并能推荐氮肥的施用。     

SPAD计在黄瓜氮素营养诊断中的应用效果

在日光温室内,采用小区种植的方式应用叶绿素仪SPAD-502和硝态氮反射仪快速监测黄瓜叶片氮素营养的研究。结果表明:黄瓜正在开花叶片和正在结果叶片的全氮含量均与黄瓜叶片的SPAD值和硝态氮的浓度具有很好的相关性,无论花叶还是果叶都是开展氮素营养诊断的主要部位;基于SPAD计的无损诊断结合硝态氮的快速诊断可以获取氮素营养状况,生产中根据条件作出正确的选择,实施合理施肥。     

棉花SPAD值推荐施氮模型应用与修正

【目的】研究棉花SPAD值推荐施氮模型应用与修正,为棉花SPAD法推荐施肥模型在田间应用的准确性、普适性及合理性提供科学依据。【方法】采用田间小区试验,设3个处理:按照棉花生育时期测定SPAD值推荐施氮(N₁);按照棉花叶龄测定SPAD值推荐施氮(N₂);按当地高产模式推荐施氮(N₃);对比SPAD值、产量构成指标等数据变化特征,修正SPAD值推荐施氮模型。【结果】N₁处理与SPAD值关系式为y=0.090 3x+46.618, R²=0.855;N₂处理与SPAD值关系式为y=0.108 6x+48.666,R²=0.765,N₁处理的追氮量与SPAD值的相关性要高于N₂处理;M₁推荐的N₁处理追氮量与M₂推荐的N₂处理追氮量对产量的影响差异不显著;N₁的追氮量417.45 kg/hm²高于当地高产的追氮量,N₂的285.40 kg/hm²低于当地高产的追氮量,但是N₁和N₂的产量均明显低于当地高产产量;在棉花各个生育时期,N₁与N₂的追肥量与棉花需肥量趋势基本一致,但是各时期N₁的追肥量高于N₂的追肥量。【结论】棉花SPAD值推荐施氮模型具有科学性、可应用性,但在土壤、气候、管理模式变化时需要对模型参数进行修正,才能达到SPAD值与施氮量的最大相关性。修正SPAD值推荐施氮模型时可以利用原有模型的推荐施肥量、当地多年高产施肥量,通过反推快速得到当年就能使用的新推荐施肥公式。     

生物活性水对玉米种子萌发及幼苗生长的影响

以北农青贮308玉米种子为试验材料,分别用生物活性水稀释10、25、50、100、200、400、800、4000倍对玉米种子进行浸种处理,以蒸馏水为对照,比较种子的发芽率、发芽势、吸水值、贮藏物质转运率、生物量、根长、芽长、叶绿素含量。试验结果表明,除稀释10倍处理外,不同浓度生物活性水均能显著提高玉米种子的发芽率、发芽势及苗期的长势和叶绿素的含量,其中稀释100倍的生物活性水最有利于种子的萌发,稀释50倍的生物活性水在苗期对壮苗和促进株高效果最明显。     

应用叶绿素仪诊断大青菜氮素营养状况的研究

在设施条件下研究了叶绿素仪用于大青菜的氮素营养诊断的效果。结果表明,同一施氮水平下,大青菜不同生长期之间SPAD值差异较显著,其中施氮量为300 kg/hm2时,大青菜在生长发育过程中SPAD值变化最大。叶绿素仪测定值与施氮量、作物产量以及叶片硝态氮含量之间均有较好的相关性;通过比较分析,试验推荐最佳施肥量为450 kg/hm2。