施钾对夏花生产量、品质及光温生理特性的影响

【目的】探究不同施钾水平对夏花生产量、品质及生育期钾素积累动态、光温生理特性和根系形态的影响,为花生合理施钾提供科学依据。【方法】2021—2022年在河南省温县进行钾肥用量田间试验,供试品种为豫花22,设施钾量0(K0)、45 kg·hm^(-2)(K45)、90 kg·hm^(-2)(K90)、135 kg·hm^(-2)(K135)和180 kg·hm^(-2)(K180)5个处理,于成熟期测定夏花生荚果产量和品质,并分别于苗期、花针期、结荚期、饱果期测定叶片SPAD值、冠层光合有效辐射和冠层温度,分析植株钾积累量和根系形态。【结果】随施钾量增加,两年度花生荚果产量可分别用“线性+平台”和“一元二次方程”拟合,适宜施钾量分别为164和135 kg·hm^(-2),施钾处理平均增产17%。成熟期籽粒粗蛋白、含油量和氨基酸含量均随施钾量增加呈先升高后趋于稳定趋势。与不施钾相比,施钾处理籽粒粗蛋白、含油量和氨基酸含量两年度平均增幅分别为7.85%、3.98%和13.97%,效果显著。运用Logistic方程对夏花生钾素积累量进行非线性回归拟合,得出施钾主要提高了花生钾素最大积累速率(Vmax)和平均积累速率(Vmean),推迟吸收峰值的出现(Tmax),延长快速积累期(Δt)与活跃积累期(Taas),促进夏花生持续快速生长发育。此外,各生育时期冠层最高温、最低温与平均温度均随施钾量的增加显著降低;施钾135 kg·hm^(-2)可显著增加花生叶片SPAD值与冠层光合有效辐射量(APAR)和分量(FPAR),并对根系形态具有积极影响。【结论】合理施钾可显著提高夏花生产量、改善品质、促进钾素积累利用并显著改善生育期光温生理性能。本试验条件下夏花生推荐施钾量为135—160 kg·hm^(-2)。

施氮对夏花生产量、品质及光温生理特性的影响

氮肥不合理施用在导致资源浪费的同时,还会影响花生正常生长发育和产量品质的形成。探究不同施氮量对夏花生产量、品质及氮素积累动态、光温生理特性和根系形态影响效应,可以为花生高效科学施用氮肥提供依据。本研究在2021—2022年于河南省焦作市温县布置氮肥用量田间试验,供试品种为‘豫花22’,设0 kg·hm^(−2)、45 kg·hm^(−2)、90 kg·hm^(−2)、135 kg·hm^(−2)和180 kg·hm^(−2)5个氮肥用量处理,于成熟期测定夏花生荚果产量和品质指标,并分别于苗期、花针期、结荚期、饱果期测定叶片叶绿素相对含量值(SPAD值)、冠层光合有效辐射和冠层温度,采集植株样品分析植株氮积累量和根系形态。结果表明,随施氮量增加,两年花生荚果产量均呈“线性+平台”趋势变化,适宜施氮量分别为150 kg·hm^(−2)和113 kg·hm^(−2),施氮处理两年平均增产18.86%。成熟期籽粒粗蛋白、含油量和总氨基酸含量均随施氮量增加呈“先升高后趋于稳定”的趋势变化。与不施氮相比,施氮处理籽粒粗蛋白、含油量和总氨基酸含量两年平均增幅分别为7.51%、3.10%和10.08%,效果显著。通过Logistic生长曲线回归拟合,得出施氮处理通过提高花生氮素最大积累速率和平均积累速率,加速快速积累期与吸收峰值的出现,进而提高花生氮素最大积累量;适量施氮提高各部位氮素吸收积累量,促进氮素向荚果中分配。各生育期冠层最高温度、最低温度与平均温度均随施氮量的增加呈先降低后增加的趋势;花生叶片SPAD值与冠层吸收性光合有效辐射量和分量在施氮量为135 kg·hm^(−2)时显著增加,施氮后花生各生育期根系总长、总表面积、总体积和根平均直径分别增加41.03%、22.36%、38.71%和12.19%。氮肥利用率在施氮量为135 kg·hm^(−2)时最大,氮肥农学效率和氮肥偏生产力随施氮量的增加逐渐降低。合理施氮可显著提高夏花生产量、改善品质、促进氮素积累利用并显著改善生育期光温生理性能。本试验条件下夏花生推荐施氮量为110~150 kg·hm^(−2)。

钾肥用量对菊芋块茎产量、植株生理特性及钾素吸收利用影响效应

为了探究钾肥用量对菊芋块茎产量、植株生理特性及钾素吸收利用影响效应,为菊芋科学施钾及优质高产栽培提供参考依据,2022年于河南省原阳县河南农业大学科教园区布置钾肥用量田间试验,设置0(K0)、45(K45)、90(K90)、135(K135)、180 kg·hm^(-2)(K180)和225 kg·hm^(-2)(K225)K2O六个处理,系统研究钾肥用量对成熟期菊芋块茎产量(播种后206 d)及生育期间(播种后60、94、122 d和162 d)植株钾素积累量、冠层光合有效辐射[有效辐射量(APAR)和吸收系数(FPAR)]、冠层温度、叶片SPAD值、叶片解剖结构和抗氧化酶活性等理化特性,分析计算钾素收获指数、钾肥表观利用率和农学效率相关指标。结果表明:施钾可显著提高菊芋块茎产量,钾肥用量与块茎产量间变化趋势符合一元二次方程效应函数,适宜施钾量为204 kg·hm^(-2)。生育期间,随钾肥用量增加,菊芋相关生理指标(植株钾素积累量、APAR、FPAR、叶片SPAD值、上下表皮厚度、叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵体厚度、抗氧化酶活性)均呈先上升后下降的变化趋势;冠层温度变化趋势则与之相反,且各指标均在施钾量为180 kg·hm^(-2)时达至最优。菊芋钾肥表观利用率和农学效率随钾肥用量增加呈先升高后降低趋势,钾素收获指数总体则呈逐渐降低趋势。研究表明,合理施肥可显著增加菊芋块茎产量,改善菊芋生育期内生理活性,提高菊芋的抗逆性和钾肥利用效率。在豫北平原砂质潮土条件下,菊芋适宜施钾量为180~204 kg·hm^(-2)。

一次性施肥对不同生态区夏玉米产量和氮肥效率的影响

为研究一次性施用缓(控)释肥对黄淮夏玉米产量、氮肥利用率和经济效益的影响,于2021年在河南省6个试验点开展一次性施用控释尿素或缓释尿素配施普通尿素的田间试验。共设置9个处理:不施氮肥(CK),单施普通尿素(U1),农民习惯施肥(U2),控释尿素与普通尿素配施(CRU)包括3∶7(CRU1)、5∶5(CRU2)、7∶3(CRU3)3种比例,缓释尿素与普通尿素配施(LCU)包括3∶7(LCU1)、5∶5(LCU2)和7∶3(LCU3)3种比例。研究控释尿素或缓释尿素配施普通尿素对夏玉米产量、氮素利用和经济效益的影响。结果表明,施氮处理较不施氮增产11.6%~49.1%,平均产量表现为CRU>LCU>U(U1、U2),CRU和LCU平均产量较U分别提高23.3%和9.7%,其中CRU2产量最高,为9444.0 kg·hm^(-2),较其他施氮处理提高8.0%~33.6%,LCU2产量次之。CRU和LCU干物质积累量、穗粒数、千粒重较U均显著提高。CRU2氮肥表观利用率最高,为36.9%,LCU2次之,为33.2%。与U相比,CRU和LCU 0-40 cm NO_(3)^(-)-N含量较高,深层土壤(40-100 cm)NO_(3)^(-)-N含量明显降低,分别平均增收2186和995元·hm^(-2)。夏玉米产量可持续性指数与产量高低、变异系数均相关,CRU2和LCU2产量较稳定,可持续性较好。综合产量、氮素利用和经济效益,推荐控释尿素与普通尿素5∶5配施的施肥模式在黄淮夏玉米生产上一次性施用。研究结果可为夏玉米轻简化生产和氮肥高产高效提供依据。

夏玉米施用含锌尿素效应及对后茬小麦的影响

为明确新型肥料含锌尿素在夏玉米上的施用效果及其在冬小麦上的后效,采用田间试验,研究了施用含锌尿素、普通尿素、普通尿素+土施锌肥、普通尿素+喷施锌肥下夏玉米产量、养分吸收积累、土壤养分含量变化及其后效对冬小麦产量的影响。结果表明,普通尿素+喷施锌肥夏玉米产量较高,较不施氮显著增产17.5%,含锌尿素较不施氮显著增产16.7%,较普通尿素显著提高5.6%,与传统施锌无显著差异;含锌尿素地上部氮、锌素积累量较普通尿素分别显著提高9.0%、47.8%;夏玉米收获后含锌尿素处理土壤有效锌含量为1.83 mg·kg^(-1),较普通尿素处理提高88.6%;普通尿素+土施锌肥后茬冬小麦产量较高,较普通尿素显著增产11.9%,施用含锌尿素冬小麦产量较普通尿素提高4.7%,轮作周年产量提高5.2%;夏玉米利润和周年轮作利润分别提高826.2和1490.4元·hm^(-2)。含锌尿素较普通尿素提高了土壤有效锌含量,对后茬冬小麦、周年产量也有一定增产增收效果,夏玉米产量、干物质积累和氮肥利用效率等与传统施锌无显著差异。含锌尿素投入成本较传统施锌(氮肥和锌肥)降低26.1%,含锌尿素较普通尿素提高了产量和效益,具有在夏玉米-冬小麦轮作体系中推广应用的潜力。

施钾对夏玉米产量、钾素积累动态及光温生理特性的影响

为给夏玉米科学施钾提供参考依据,2021—2022年在河南省温县开展钾肥用量田间试验,以‘隆玉369’为试验材料,研究0 kg∙hm^(−2)(K0)、40 kg∙hm^(−2)(K40)、80 kg∙hm^(−2)(K80)、120 kg∙hm^(−2)(K120)和160 kg∙hm^(−2)(K160)5个钾(K2O)肥用量对夏玉米株高、叶面积、叶片SPAD值、冠层光合有效辐射、冠层温度和抗氧化酶活性等理化指标及钾素利用效率的影响。结果表明:2021年和2022年施钾处理分别增产4.9%~6.6%和7.4%~9.6%,且产量增幅随钾肥用量增加呈“先升高后趋于稳定”趋势,最佳施钾量分别为80 kg·hm^(−2)和87 kg·hm^(−2)。施钾可提升夏玉米株高、叶面积和叶片SPAD值,促进夏玉米生长发育和干物质积累。Logistic方程拟合表明,钾素吸收总量与最大积累速率以K80、K120最佳,分别较K0提高22.5%、28.3%与29.2%、37.5%,此外,最大速率出现时间缩短3~4 d。进一步研究表明,施钾(K2O)量为80~120 kg·hm^(−2)可有效增强夏玉米群体光合有效辐射分量,降低冠层温度,提升超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性。综上所述,施钾可提高夏玉米产量,促进夏玉米生长发育和钾素吸收利用,增强各生育期光温生理特性和抗氧化酶活性,豫北夏玉米适宜施钾(K2O)量为80~120 kg·hm^(−2)。

聚乙烯微塑料对冬小麦生长及土壤酶活性影响

【目的】探究聚乙烯微塑料(polyethylene microplastics,PE-MPs)对冬小麦生长、生理及土壤酶活性影响效应,为揭示冬小麦对PE-MPs污染的生理生态响应机制提供参考。【方法】采用盆栽试验,研究不同粒径(10、500μm)和质量分数(0%、0.1%、0.5%、1.0%和5.0%)PE-MPs对冬小麦(播种后60、90、120 d)生长发育、光合生理、抗氧化酶活性、叶片解剖结构、冠层温度和土壤酶活性的影响。【结果】冬小麦生长发育和光合生理等指标受PE-MPs影响显著。冬小麦株高、叶面积、叶鲜质量和根鲜质量等农艺指标及叶绿素a(Chl-a)、叶绿素b(Chl-b)、叶绿素a+b(Chl-a+b)含量和光合特性整体呈先升高(PE-MPs质量分数0.1%~0.5%)后降低(PE-MPs质量分数1.0%~5.0%)趋势。同时,PE-MPs显著提高了冬小麦抗氧化酶活性,叶片超氧化物歧化酶(super oxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性均在PE-MPs质量分数0.5%时达到最高,而后逐步下降。PE-MPs质量分数0.1%~0.5%时提高了叶片厚度,增加了植株冠层群体温度。此外,土壤脲酶(soil urease,S-URE)、酸性磷酸酶(soilacid phosphatase,S-ACP)和脱氢酶(soil dehydrogenase,S-DHA)活性受PE-MPs影响显著,3种酶活性整体均在PE-MPs质量分数0.5%~1.0%处理下达最大值。【结论】PE-MPs对冬小麦生长发育、理化特性及土壤酶活性影响效应整体呈低促(0.1%~0.5%)高抑(1.0%~5.0%)趋势变化,高质量分数PE-MPs具有明显的抑制作用和毒性损伤。

施磷对夏花生产量品质、光温生理特性及根系形态的影响

探究不同施磷水平对夏花生产量、品质及磷素积累动态、光温生理特性和根系形态影响效应,为花生高效科学施用磷肥提供理论支持。2021—2022年在河南省温县布置磷肥用量田间试验,供试品种为“豫花22”,设P2O50、30、60、90、120 kg hm^(-2)5个磷肥用量处理。于成熟期测定夏花生荚果产量和品质指标,并分别于苗期、花针期、结荚期、饱果期测定叶片SPAD值、冠层光合有效辐射和冠层温度,采集植株样品分析植株磷素积累量和根系形态。结果表明,随施磷量增加,2年夏花生荚果产量均呈“线性+平台”趋势变化,适宜施磷量分别为94 kg hm^(-2)和95 kg hm^(-2),施磷处理2年平均增产23.68%。成熟期籽粒粗蛋白、含油量和氨基酸含量均随施磷量增加呈“先升高后趋于稳定”趋势变化。与不施磷相比,施磷90 kg hm^(-2)时籽粒粗蛋白、含油量和氨基酸含量2年度平均增幅分别为11.06%、3.89%和11.58%,效果显著。通过Logistic方程对夏花生磷素积累量进行非线性回归拟合,得出施磷处理通过提高夏花生磷素最大积累速率(V_(m))和平均积累速率(V),延长快速积累期(Δt)与活跃积累期(T_(aas)),进而提高磷素最大积累量(Y_(m));适量施磷提高各部位磷素吸收积累量,促进磷素向荚果中分配。夏花生冠层最高温、最低温与平均温均随施磷量的增加显著降低;叶片SPAD值与冠层光合有效辐射量(APAR)和分量(FPAR)在施磷90 kg hm^(-2)时显著增加;施磷处理夏花生耕层总根长、根平均直径、根体积和根表面积分别平均增加48.50%、16.25%、37.80%和21.88%。磷肥利用率和偏生产力随施磷量增加逐渐降低,农学效率呈先升高后降低的变化趋势。合理施磷可显著提高夏花生产量、改善品质,促进磷素积累利用并显著改善生育期光温生理性能。本试验条件下夏花生推荐施磷量为90 kg hm^(-2)。

镉与聚苯乙烯微塑料复合胁迫对小油菜生长发育、生理特征及冠层温度影响效应研究

为明晰镉(Cd)与聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)复合胁迫对小油菜生长发育、生理特征、冠层温度的影响效应及内在机制,采用室内水培实验,以小油菜(Brassica chinensis)为供试植物,系统研究Cd与2种粒径(100和1000 nm)PS-MPs复合胁迫对小油菜生长发育、光合色素、抗氧化酶活性、营养品质、解剖结构、冠层群体温度以及Cd吸收转运特性的影响。结果表明,单一Cd及PS-MPs胁迫均显著抑制小油菜生长发育和光合生理过程,其表型指标及光合色素等均随Cd与PS-MPs浓度增加而显著降低。Cd与PS-MPs胁迫显著增强了小油菜氧化应激反应能力,降低了小油菜叶片维生素、可溶性糖和可溶性蛋白含量等品质指标,缩小了小油菜叶片厚度、海绵组织厚度和栅栏组织厚度,显著提升了小油菜植株冠层群体温度。Cd与PS-MPs复合胁迫下低浓度PS-MPs(1 mg·L^(-1))可有效缓解其Cd胁迫抑制效应。随PS-MPs浓度升高(20 mg·L^(-1)),其对小油菜植株生理特征的影响则与Cd胁迫呈协同叠加抑制趋势变化。Cd与PS-MPs复合胁迫对小油菜生长发育及生理特征的影响总体上表现为“低促高抑”的变化趋势。研究结果可为农田土壤Cd及PS-MPs污染生态风险评价提供理论支撑与参考。

基于VOSviewer和Citespace可视化分析微塑料与生物炭交互作用研究进展

为明确目前国内外微塑料及生物炭在土壤-植株领域的研究热点和发展趋势,研究利用可视化软件VOSviewer和Citespace等知识图谱工具,以中国知网(CNKI)和Web of Science(WOS)为数据检索源,分别从国内外文献发表、期刊来源、文章被引率、作者群体、研究热点和研究领域知识主题演化路径等多角度分析阐释了2018—2022年微塑料、生物炭及其交互作用对土壤-植株领域的研究现状与演变趋势,以期为深入研究提供新思路和新视野。

应用数字图像技术进行水稻氮素营养诊断

【目的】研究田间试验条件下水稻不同生育期冠层图像色彩参数(G、NRI、NGI、NBI、G/R和G/B)及植株氮素营养指标(叶片含氮量、植株全氮含量、生物量、氮素累积量和冠层NDVI值)的时空变化特征,并分析两者间的相关性,确立水稻氮素营养诊断的最佳色彩参数和方程模型,为探明数码相机在水稻上的适宜性及精确诊断水稻氮素营养状况提供理论基础。【方法】于2013年5月9月在湖北省武汉市华中农业大学试验基地(30°28'08''N,114°21'36''E)采用不同施氮处理的田间试验,以籼型两系杂交稻"两优6326"为供试作物,设置4个施氮水平:0、75、150和225 kg/hm2(分别以N0、N75、150和N225表示),3次重复,随机区组排列。分别在水稻分蘖期、拔节期、孕穗期和灌浆期采用数码相机(Nikon-D700,1200万像素)获取水稻冠层图像,应用Adobe photoshop7.0软件直方图程序提取图像的红光值R、绿光值G和蓝光值B,研究数码相机进行水稻氮素营养诊断色彩参数,确定植株氮素营养指标诊断模型。【结果】较对照(N0)相比,分蘖期、拔节期、孕穗期和灌浆期3个施氮处理水稻地上部生物量、叶片含氮量、植株全氮含量、氮素累积量、冠层NDVI值和成熟期产量增幅分别平均为40.7%98.0%、42.4%72.4%、36.2%85.3%、125.5%209.1%、51.3%60.6%和60.1%117.0%,差异显著。水稻不同生育期各冠层数字化指标G、NRI、NGI、NBI、G/R和G/B与上述氮素营养参数相关性差异较大,且以数字图像红光标准化值NRI表现最佳,建议作为应用数码相机进行水稻氮素营养诊断的最佳冠层图像色彩参数指标。进一步分析表明,可以用统一的线性回归方程来描述不同生育期、不同氮素水平下水稻植株氮素营养指标随冠层色彩参数NRI的变化模式。【结论】数码相机进行水稻氮素营养诊断测试结果稳定,具有快速、便捷、非破坏性等优点,冠层色彩参数NRI与水稻氮素营养指标和产量之间均表现出较好的相关性,满足氮素营养无损诊断的需求,对实时、快速监测水稻长势状况及氮素营养丰缺水平具有较高的可行性,有望发展成为新时期作物氮素营养无损诊断技术的潜力。

冬油菜叶片SPAD的时空分布和氮素诊断的叶位选择

在大田试验条件下测定分析不同施氮水平冬油菜关键生育期SPAD值的时空分布特征,并对不同叶位及叶片不同部位SPAD值与叶绿素含量、叶片含氮量、植株全氮含量及籽粒产量之间的相关性进行分析,探求应用SPAD仪诊断油菜氮素营养状况的最佳测试叶位及位点。结果表明,油菜主茎顶部4片完全展开叶SPAD值存在显著空间差异,增加施氮量能显著提高各叶位叶SPAD值,同时减少叶位间的差异;六叶期、蕾薹期以顶4叶(TL4)SPAD值对氮素的敏感性最大,初花期和盛花期则最低。不同部位间,六叶期和初花期以中部SPAD值对施氮量增加的响应最敏感,盛花期则最迟钝,蕾薹期介于顶部和基部之间。综合分析认为,应用SPAD仪监测油菜氮素营养状况的最佳测试叶位和位点为主茎顶4片完全展开叶中部,该部位SPAD值与叶绿素含量、叶片含氮量和植株全氮含量之间的相关性均达到显著或极显著水平,满足氮素营养快速诊断的要求。

基于高光谱的冬油菜植株氮素积累量监测模型

为无损和定量研究高光谱技术在冬油菜植株氮素积累量(PNA,plant nitrogen accumulation)时空变化监测的适宜性及准确性,该文以两年田间氮肥水平试验为基础,采用单变量线性和非线性回归方法,建立基于特征光谱参数的冬油菜P NA高光谱估算模型。结果表明,采用比值光谱的方法可显著提高冬油菜冠层光谱反射率与PNA间的相关性,其最佳的波段组合为1 259 nm与492 nm处光谱反射率比值(R1259/R492),决定系数R2为0.85。高光谱参数间,以比值植被指数(RVI-5)、归一化光谱指数(NDSI)、线性内插法红边位置(REIP)、三角植被指数(TVI)、742 nm处一阶微分光谱值(FD742)和红边面积(SDR)等光谱参数与PNA相关性较好(平均R2和标准误SE分别为0.69和42.70),且以FD742表现最优(R2=0.79,SE=35.66)。精度分析结果显示,以光谱参数R1259/R492和FD742为自变量的指数方程模型作为高光谱监测油菜PNA的最佳模型,各生育期Noise Equivalent(NE)均较低且表现稳定,同时模型估测精度较高,R2分别为0.98和0.98,相对均方根误差RRMSE分别为0.73和0.72,相对误差MRE分别为14.42%和10.31%。该方法为快捷和精确评估冬油菜PNA提供了新的研究思路。

施氮模式对玉-麦周年轮作系统产量和氮吸收利用的影响

为明确适宜豫北平原夏玉米-冬小麦一体化种植的高效施氮管理模式,2016-2017年分别在豫北典型高产田区河南省鹤壁市和中产田区河南省原阳县开展了夏玉米-冬小麦周年轮作不同施氮模式对夏玉米与冬小麦产量、氮素吸收和利用效率影响的田间试验。共设5种处理:不施氮肥(T1)、普通尿素按210 kg(N)·hm^2一次性基施(T2)、普通尿素分次施用且总施氮量同T2(T3)、控释尿素与普通尿素配比氮素减量施用(T4)和控释尿素与普通尿素配比氮素足量施用(T5)。分别于夏玉米和冬小麦关键生育期测试叶片SPAD值、植株与籽粒氮含量及生物量等氮营养指标,并于成熟期测定产量和产量构成因子,分析计算植株氮积累量与吸收利用特征。结果表明,处理间,高、中产区夏玉米与冬小麦产量、产量构成因子及氮素营养指标整体变化趋势均为T5>T4>T3>T2>T1。产区间,各处理夏玉米和冬小麦产量性状及氮营养指标均表现为高产区显著优于中产区。综合各处理平均值,高产区夏玉米产量、植株氮含量和氮素积累量相比于中产区分别平均提高58.0%、19.2%和47.1%,冬小麦增幅则分别为34.7%、33.3%和85.9%。氮利用效率方面,高、中产田在氮肥表观利用率、氮肥农学效率和100kg籽粒需氮量变化趋势均表现为T5>T4>T3>T2>T1,处理间差异显著;氮素收获指数则与此相反。豫北平原夏玉米-冬小麦周年轮作制在作物稳产甚至增产条件下,采用尿素与缓释氮肥掺混配施的氮肥优化施用模式不仅可有效减少肥料用量,还能显著提升肥料利用率,降低氮肥损失。

酸化土壤调理剂在油菜上的应用效果

采用土壤盆栽试验,研究酸化土壤施用调理剂对油菜生长发育、产量构成及土壤pH值的影响。结果表明,施用调理剂能明显改善油菜生长发育,增加油菜单株角果数、成角率和每角粒数,进而提高油菜籽粒产量。与对照相比,施用调理剂后油菜苗期、蕾薹期、初花期、角果期株高与叶片SPAD值分别增加19.6%、12.5%、12.2%、11.6%和0.5%、6.3%、9.3%、10.2%;油菜一级分枝数、单株角果数、成角率、每角粒数和籽粒产量分别提高41.7%、42.7%、10.5%、20.9%和25.4%。酸性土壤施用调理剂能明显提高土壤pH值,与对照相比,苗期、花期、角果期和成熟期土壤pH值分别提高了0.13、0.03、0.11和0.38。酸化土壤施用调理剂能明显促进油菜生长发育,提高籽粒产量和土壤pH值。

基于角果期高光谱的冬油菜产量预测模型研究

以连续3 a田间氮肥水平试验为基础,研究基于高光谱估产的可行性,明确最佳光谱监测方式和有效波段,降低光谱分析维数,提高产量估测时效性。2013—2016年分别于湖北省武穴市和沙洋县进行大田试验,通过测试角果期冠层光谱反射率、产量构成因子(单株角果数、每角粒数和千粒质量)和成熟期产量,利用偏最小二乘回归(PLS)分别对油菜原初光谱(RSR)和一阶微分光谱(FDR)与其产量及构成因子间构建定量分析模型并筛选有效波段。结果表明,基于全波段的FDR-PLS模型预测精度显著优于R-PLS,其最佳监测指标是冬油菜产量和角果数,验证集决定系数(R2)分别为0.90和0.91,均方根误差(RMSE)分别为379 kg/hm2和66个/株,相对分析误差(RPD)分别为3.11和3.12。基于各波段变量重要性投影(VIP)值,确定冬油菜产量有效波段分别为628、753、882、935、1061、1 224 nm;角果数有效波段分别为628、758、935、1 063、1 457、1 600 nm。此后,再次构建基于上述有效波段的冬油菜产量和角果数监测模型,决定系数分别为0.91和0.87,均方根误差分别为504 kg/hm2和82个/株,相对分析误差分别为2.34和2.52,估算精度较为理想。

冬油菜叶面积指数高光谱监测最佳波宽与有效波段研究

以冬油菜为研究对象,利用连续3季(2013—2016年)不同氮营养水平下冬油菜关键生育期400~1 350 nm冠层高光谱和LAI数据,研究基于偏最小二乘(Partial least square,PLS)回归分析的冬油菜原初光谱(Raw spectral reflectance,R)及一阶微分光谱(First derivative reflectance,FDR)窄波段光谱变量(1、5、10、20 nm)和宽波段光谱变量(40、80、100 nm)与LAI之间关系,确定可稳定指示油菜LAI时空变化的最佳波宽及其有效波段。在此基础上,进行了基于有效波段最优波宽下冬油菜LAI预测和精度验证。结果表明,冬油菜LAI对氮肥响应具有高度敏感性,可较为充分反映油菜LAI时空变化,其建模集和验证集变异系数分别为65.4%和54.4%;随波宽增加,基于R-PLS和FDR-PLS回归模型的冬油菜LAI预测精度均呈先增加后降低趋势,至窄波段光谱变量和宽波段光谱变量临界处20 nm波宽时达最高,且FDR-PLS预测效果显著优于R-PLS,建模集和验证集相对分析误差(Relative percent deviation,RPD)分别为2.223和2.004。根据FDR-PLS回归模型中各波段变量重要性投影值(Variable importance for the projection,VIP),确定基于该最佳波宽条件下油菜LAI有效波段分别为759、847、921、1 002、1 129 nm。此后,再次构建基于上述有效波段的油菜LAI预测模型,建模集和验证集RPD分别为2.004和1.707,反演效果较为理想。

利用功能叶片钾含量作为水稻钾营养诊断指标的可行性研究

【目的】植株组织分析是广泛应用的营养状况评价方法。水稻主茎从上往下的第二功能样品采集方便,对水稻植株损伤较小;叶片以全展开叶的状态存在于整个生育期。本文探讨了利用第二功能叶钾含量作为水稻钾营养诊断指标的可行性,为水稻种植提供一种操作性强且准确性高的钾营养诊断方法及指标。【方法】采用田间试验,设置施钾量(K2O)0、60、120、180、240、300和360 kg/hm27个处理,测定各生育期第二功能叶的钾含量和成熟期收获的稻谷产量,对各处理的产量进行显著性检验及肥效模型的拟合,并根据肥效模型对水稻产量进行分级;结合产量分级指标与钾含量和产量的回归方程,最终计算出水稻不同生育期的钾营养诊断指标值。【结果】施用钾肥显著增加稻谷产量,施钾量和稻谷产量适合用二次加平台模型拟合,满足营养诊断的要求。第二功能叶钾含量随施钾量的增加而显著增加,随生育进程先上升后下降,在拔节期达到最大;从分蘖初期到齐穗期,第二功能叶钾含量变化范围为0.85%~2.72%。各生育期第二功能叶钾含量与稻谷产量和施钾量具有极显著的相关性,可以作为诊断指标来预测稻谷产量及反映钾肥施用水平。按小于最佳产量的85%、85%~90%、90%~95%、95%~100%将产量分为5个等级,和大于100%,根据钾含量与产量回归方程计算出各时期的不同产量等级对应的钾含量分级指标,当临界产量为最佳产量的95%时,各时期对应的第二功能叶钾含量分别为1.34%、1.58%、1.98%、2.09%、1.33%和1.27%。【结论】第二功能叶钾含量与施钾量和水稻产量相关极显著,其关系可用二次加平方程模拟,故可作为水稻不同生育期的钾营养诊断指标;以最佳产量的95%作为产量临界值标准,当第二功能叶钾含量在分蘖初期、分蘖盛期、有效分蘖临界期、拔节期、孕穗期和齐穗期分别低于1.34%,1.58%,1.98%,2.09%,1.33%和1.27%,则水稻植株处于钾素缺乏水平,需要补充钾肥以维持其正常的钾素需求。

控失尿素减施及不同配比对夏玉米产量及氮肥效率的影响

添加纳米矿物类控失剂的控失尿素可通过吸附作用,减少施入土壤后的氮素损失,明确该控失尿素施用量、与常规尿素合理配比在夏玉米上的效应,可为夏玉米一次性施肥、氮肥减施增效提供依据。在不同产量水平(高、中、低产田)土壤上,通过田间试验研究常规尿素(纯氮210 kg hm^(-2))、控失尿素常量及减施(减量10%,即纯氮189 kg hm^(-2);减量20%,即纯氮168 kg hm^(-2))、控失尿素与常规尿素配施(配比分别为7∶3、5∶5和3∶7)对夏玉米产量、地上部生物量、养分积累量、光合特性及氮肥利用效率的影响。结果表明,氮肥施用可显著提高夏玉米产量,常量控失尿素施用下夏玉米增产率达22.96%~27.55%,在高、中产田上产量较常规尿素有显著提升。与常量控失尿素相比,控失尿素减施10%和20%通过提升穗粒数使得高、中产田夏玉米产量不降低,控失尿素减施20%处理下高产田氮肥利用率高达41.60%。控失尿素与常规尿素7∶3配施下的氮素积累量与常量控失尿素处理无显著差异,高产田和中产田夏玉米产量、秸秆干物重均未显著降低,同时可显著提高低产田夏玉米产量、秸秆干物重。综上,控失尿素(纯氮210 kg hm^(-2))一次性施用可显著提高夏玉米产量和氮肥利用效率,控失尿素减量20%处理下高、中产田夏玉米产量未显著减产,氮肥利用率显著提升,是高、中产田适宜的氮肥用量;控失尿素常量施用或与常规尿素7∶3配合施用更适宜低产田夏玉米生长。

基于高光谱的冬油菜叶片磷含量诊断模型

为快捷、无损和精准表征冬油菜磷素营养与冠层光谱间的定量关系,该文以连续3a田间试验为基础,探究叶片磷含量的敏感波段范围及光谱变换方式,明确基于高光谱快速诊断的叶片磷含量有效波段,降低光谱分析维度,提高磷素诊断时效性。以2013-2016年田间试验为基础,测定不同生育期油菜叶片磷含量和冠层光谱反射率。此后,对原初光谱（raw hyperspectral reflectance,R）分别进行倒数之对数（inverse-log reflectance,log（1/R））、连续统去除（continuum removal,CR）和一阶微分（first derivative reflectance,FDR）光谱变换,采用Pearson相关分析确定叶片磷含量的敏感波段区域。在此基础上,利用偏最小二乘回归（partial least square,PLS）构建最优预测模型并筛选有效波段。结果表明,油菜叶片磷含量的敏感波段范围为730-1300 nm的近红外区域;基于敏感波段的FDR-PLS模型预测效果显著优于其他光谱变换方式,建模集和验证集决定系数（coefficient of determination,R2）分别为0.822和0.769,均方根误差（root mean square error,RMSE）分别为0.039%和0.048%,相对分析误差（relative percent deviation,RPD）为2.091。根据各波段变量重要性投影（variable importance in projection,VIP）值大小,确定油菜叶片磷含量有效波段分别为753、826、878、995、1 187和1 272 nm。此后,再次构建基于有效波段的油菜叶片磷含量估算模型,R2和RMSE分别为0.678和0.064%,预测精度较为理想。研究结果为无损和精确评估冬油菜磷素营养提供了新的研究思路。