应用粪氮指数法检测青藏高原草甸区成年母牦牛青草期放牧采食量

试验旨在研究牦牛的采食当量,测定川西北青藏高原草甸区牧区成年母牦牛青草期放牧采食量(有机物质)。选用6头5岁空怀母牛作为试验牛,采用粪氮指数法用粪粗蛋白指数方程估测采食牧草有机物质消化率;用Cr2O3法估测日排粪量(干物质),预试期6d,收粪期6d,日喂药2次,日收粪3次,指示剂回收率100%(R1)和94%(R2);粪样按头按日测定干物质、有机物质、粗蛋白及铬含量。结果表明:日排粪量(干物质)2.82kg(R1)、2.66kg(R2);有机物质消化率74.6%;日采食量(有机物质)8.54kg(R2)、9.09kg(R1);采食量或排粪量与体重间无显著相关,体重组间差异不显著(P>0.05),提示体重因素可能对同龄成年母牦牛青草期采食量无影响;与报道比较,有机物质消化率估测值偏高。

差额法和粪氮指数法对估测放牧绵羊采食量的影响研究

为评价放牧绵羊采食量,采用控制放牧试验,设置5个放牧处理,比较了差额法和粪氮指数法测定放牧绵羊采食量的结果。结果表明:绵羊采食量随放牧强度的增大而减小,春季休牧能显著提高绵羊的采食量(P<0.05).其中用差额法测定的最高采食量为34.8 g·d^(-1)·kg^(-1),粪氮指数法测得的最高采食量为46.4 g·d^(-1)kg^(-1)。2种测定方法测定结果具有相同的趋势,粪氮指数法的测定结果显著高于差额法(P<0.05)。差额法测定的采食量和粪氮指数法测定的采食量间成指数相关,方程为y=1.1577e^(0.0628x)(R^2=0.677)。

氮肥对宽幅增密燕麦氮平衡指数、光合特性及产量的影响

【目的】明确内蒙古阴山南麓地区宽幅增密燕麦高产的最佳施氮模式。【方法】采用双因素试验设计:设5个施氮水平(N1:35 kg/hm^(2)、N2:70 kg/hm^(2)、N3:105 kg/hm^(2)、N4:140 kg/hm^(2)、N5:175 kg/hm^(2))和2个追氮时期(T1:分蘖期、T2:孕穗期),分析不同施氮水平和追氮时期对各生育期燕麦氮平衡指数(NBI)、光合特性及产量的影响。【结果】生育中后期,燕麦净光合速率和NBI值均随着施氮量的增加呈现出先升高后降低的趋势;灌浆期,以T2处理N4施氮水平光合能力最好,但与N3施氮水平相比无显著差异(P>0.05)。同等施氮量下,T2处理燕麦生育中后期的叶片净光合速率和NBI值较T1处理分别提高1.40%~11.97%和9.82%~23.26%,均以N3施氮水平增幅最大。与T1处理相比,T2处理燕麦产量构成因素协同提高,籽粒产量提高了3.99%~9.10%,其中N4施氮水平籽粒产量最高为3901.13 kg/hm^(2),但与N3相比无显著差异(P>0.05)。相关性分析表明,抽穗期和灌浆期,燕麦叶绿素指数(Chl)和NBI值与产量呈极显著正相关关系,且灌浆期相关系数更高。【结论】内蒙古阴山南麓地区宽幅增密种植模式下燕麦生产的适宜施氮量为105~140 kg/hm^(2),最佳追氮时期为孕穗期。

基于高光谱和连续投影算法的猕猴桃叶片氮平衡指数的估测

通过研究猕猴桃叶片氮平衡指数(Nitrogen balance index,NBI)与高光谱反射率之间的关系,建立合适的遥感估算模型,以期为指导陕西咸阳地区猕猴桃生长监测及田间精准施氮奠定理论基础。以陕西省咸阳市杨凌区的徐香猕猴桃为主要研究对象,测定其高光谱反射率、叶片氮平衡指数,通过一阶导数、二阶导数、连续统去除和标准正态分布光谱变换,分析包含原始光谱在内的5种不同光谱与叶片氮平衡指数之间的关系;进一步通过连续投影算法,剔除冗余信息,筛选出特征波长,并基于不同光谱的特征波长,使用单因素回归模型、随机森林回归(Random forest regression,RF)模型、支持向量机回归(Support vector regression,SVR)模型和偏最小二乘回归(Partial least square regression,PLSR)模型进行建模,比较模型精度。结果表明,当NBI值不同时,猕猴桃叶片相关指标的变化趋势类似:可见光波段的反射率随NBI值的增加呈现下降的趋势,而近红外波段反射率的变化趋势则与之相反,表现出随NBI值的增加而上升的趋势;部分光谱变换可以增加通过0.01水平显著性检验的波段数,提升与NBI值的相关性,其中连续统去除光谱的敏感波段数增加得最多,增加了190个,一阶导数光谱相关系数的绝对值最大值为0.77;连续投影算法可最大限度地减少数据的冗余,最高降维比达99%,在大幅提高计算效率的同时提高了模型的精度;与单因素回归模型相比,多因素机器学习模型对猕猴桃氮平衡指数的估算能力较高,其中SNV-SVR的表现最好,决定系数(R 2)为0.82,相对百分比差异(RPD)为2.34。在今后对猕猴桃氮平衡指数的估测中,可优先考虑本研究模型。

农作模式对冀西北坝上寒旱区土壤不同粒径团聚体氮形态及氮库管理指数的影响

为了研究不同农作模式下土壤团聚体结构对氮素的稳定机制影响,以冀西北坝上不同农作模式的土壤为研究对象,采用野外调查取样和室内试验分析相结合测定土壤的总氮(TN)、溶解性总氮(DTN)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量,计算可溶性有机氮(DON)含量及氮库管理指数(NPMI),分析不同粒径团聚体中土壤氮素分布及NPMI变化规律。结果表明:土壤氮素主要贮存在中等粒径(1.00耀2.00 mm)的团聚体中。施用有机肥促进氮素向超大粒径(跃5.00 mm)团聚体分布,进而提高大粒径团聚体NH_(4)^(+)-N的含量和NPMI。施用无机肥提高中等粒径团聚体TN的含量和分配比例,增加微粒径(约0.25 mm)团聚体NO_(3)^(-)-N的NPMI和大粒径(2.00耀5.00 mm)团聚体NO_(3)^(-)-N的活度指数。充分灌溉能够促进小粒径(0.25耀0.50 mm)团聚体TN和NH_(4)^(+)-N含量的增加及分配,提高各粒径团聚体的NPMI。粗放管理促进小粒径和微粒径团聚体NH_(4)^(+)-N的含量增加及分配,降低土壤的NPMI。对农作模式最敏感的是大粒径团聚体,施用有机肥通过增加大粒径团聚体的氮素含量和活度,提高土壤肥力供给和土壤保护能力;施用无机肥通过增加中等粒径团聚体氮素的含量及活度,促进氮素利用率的提高;粗放管理和还林还草通过增加小粒径团聚体的氮素含量,增强固氮能力。冀北坝上寒旱区可通过增施有机肥以增加团聚体数量,并进行适度灌溉,达到保肥供肥的目的。

水稻黄华占背景选择导入系的耐低氮筛选评价与利用

中低产田的氮素不足是制约水稻高产的重要因素,筛选和培育耐低氮品种是解决这一问题的有效途径之一。本研究利用种质资源导入黄华占背景培育的目标性状选择导入系群体,经连续3个季节在低氮和正常施氮条件下评价导入系的产量及其相关性状表现,发现低氮处理对导入系的抽穗期、结实率和千粒重影响最小,平均耐低氮指数均接近1;对单株产量和单株有效穗数的影响较大,平均耐低氮指数分别仅为0.45和0.62,认为单株产量和单株有效穗数是衡量水稻耐低氮性的有用指标。基于单株产量的耐低氮指数,从导入系群体中筛选出9份耐低氮株系,其单株产量的耐低氮指数变幅为0.87~1.04。对其中的5份进行多点品比验证,其中1份不具备耐低氮性,产量平均耐低氮指数为0.66,其余4份表现较强的耐低氮水平,产量平均耐低氮指数为0.94,表明耐低氮性具有个体和群体水平的差异,强调对分离群体中筛选出来的耐低氮材料进行群体水平验证的重要性。4份耐低氮株系中,M85耐低氮性主要通过在低氮条件下较高有效穗数和千粒重来实现,其余3份耐低氮株系(M382、M563和M79)则主要通过较多每穗实粒数和较高的千粒重来实现,提出在一定穗数基础上增加每穗实粒数是提高低氮条件下水稻产量的重要途径。结合选择导入系的苗期耐盐、成株期抗旱和全生育期耐低氮特性,对利用不同供体来源的选择导入系通过分子设计同步改良多个复杂抗逆性状进行了讨论。

不同氮效率春玉米品种临界氮浓度稀释曲线建立与验证

采用田间定位试验,以山西省晋中地区春玉米各生育时期地上部干物质量与植株氮浓度的变化规律,建立春玉米临界氮浓度稀释曲线模型,为实现春玉米绿色增产与氮素管理提供理论依据。本研究以玉米品种‘郑单958’和‘大丰26’为试验材料,设4个施氮量处理:0 kg(N)∙hm^(−2)(N0)、120 kg(N)∙hm^(−2)(N120)、240 kg(N)∙hm^(−2)(N240)和360 kg(N)∙hm^(−2)(N360),于2014—2016年在山西农业大学东阳试验基地开展3年定位施氮试验,在春玉米拔节期(V6)、抽雄期(VT)、灌浆期(R2)和成熟期(R6)采集植株样品,分析两个春玉米品种在不同施氮量处理下地上部干物质量、籽粒产量(以下简称“产量”)和各生育时期植株氮浓度,以不同生育时期干物质累积量和植株氮浓度,建立并验证两个春玉米品种的临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明,‘郑单958’氮素利用率高于‘大丰26’。两个春玉米品种在适宜施氮量条件下,各生育时期地上部干物质量和产量均随施氮量增加呈增加趋势,地上部干物质量在N240和N360处理间差异不显著,产量在N240处理达最大值;植物氮浓度随施氮量增加而增加,随春玉米生育进程推进与地上部干物质量呈幂指数关系。依据春玉米地上部干物质量(Md)与其对应的植株氮浓度(CN)变化关系,建立两个春玉米品种的临界氮浓度稀释曲线模型:‘郑单958’CN=30.457Md−0.292,‘大丰26’CN=33.249Md−0.333。相比‘大丰26’的模型参数,‘郑单958’的模型参数a降低8.40%,参数b降低12.31%;‘郑单958’和‘大丰26’模型均方根误差(RMSE)分别为1.71 g∙kg^(−1)和1.54 g∙kg^(−1),标准化均方根误差(n-RMSE)分别为9.25%和8.27%,表明模型稳定性较好。氮营养指数在同一生育时期随施氮量增加呈上升趋势,随生育时期推进呈先增加后降低趋势,与各生育时期的相对干物质量呈显著线性相关,与相对产量呈显著的一元二次曲线关系。本研究建立的晋中地区两个春玉米品种临界氮浓度稀释曲线模型及各生育时期氮营养指数,可用于春玉米生育时期营养状况的诊断和评估,结合施氮量与产量的关系,推荐该试验区域‘郑单958’施氮量为189.16~224.08 kg∙hm^(−2),‘大丰26’施氮量为199.72~214.67 kg∙hm^(−2)。

利用相关矩阵法优化光谱指数的冬油菜氮素营养诊断

近年来高光谱技术由于无损和高效等优点成为了现代精准农业发展的必要手段方法。为实现冬油菜无损、快速的氮素盈亏诊断,该研究以连续两年(2022—2023年)不同覆盖及施氮处理下冬油菜蕾薹期采集的90份植物样品(地上部生物量和植株氮浓度)和高光谱实测数据为数据源,根据原始光谱和一阶微分(first-order differential,FD)光谱与氮营养指数(nitrogen nutrition index,NNI)的相关系数计算了8种(共16个)典型的光谱指数,随后利用相关矩阵法提取最佳光谱组合,并根据与NNI相关系数的计算结果筛选最优光谱指数,最后将最优光谱指数分为3组模型输入变量,分别采用支持向量机(support vector machine,SVM)、随机森林(random forest,RF)、极限学习机(extreme learning machine,ELM)和反向神经网络(back propagation neural network,BPNN)构建冬油菜蕾薹期NNI估算模型。结果表明一阶微分光谱指数与NNI的相关系数均大于原始光谱指数,3个组合选择的光谱指数与NNI的相关系数均较高且波长组合位置均在红边(670~760 nm)内,与NNI相关系数最高的光谱指数为FDSAVI,为0.674,波长组合位于712和678 nm;冬油菜NNI估算模型的最优输入变量与最优建模方法相结合建立的模型为组合2(输入变量为一阶微分光谱指数)与RF模型相结合,其中最优模型验证集的决定系数为0.823,均方根误差为0.079,平均相对误差为7.513%,表明模型精度较高,预测结果将为遥感技术在作物生产中植物氮素营养监测和诊断的潜在应用提供技术依据。

连续投影与SSA-ELM结合的玉米氮平衡指数高光谱估测

玉米氮平衡指数的快速、无损估测,对监测植株长势和指导田间氮肥施用具有重要现实意义。通过田间试验观测各生育期(拔节期、抽雄期、乳熟期、完熟期)玉米叶片氮平衡指数和对应光谱反射率,应用特征波段和植被指数,构建不同类型的玉米氮平衡指数高光谱反演模型。结果表明:不同氮平衡指数下的叶片高光谱反射特征基本一致,在可见光波段反射率较低、近红外波段反射率较高,不同生育期氮平衡指数与光谱反射率的相关性在抽雄期最高,乳熟期、完熟期次之、拔节期最低;连续投影算法具有良好的降维效果,筛选出的各生育期建模光谱参数为8~20个;各生育期多因素模型均优于单因素模型,抽雄期各类模型效果最佳,其中基于麻雀搜索算法优化的极限学习机回归模型是最优模型,其建模R^(2)与验证R^(2)均为0.93,相对预测偏差分别为2.57、2.31,表明该模型对氮平衡指数具有极好的预测能力。

超级稻田碳氮库管理指数在等养分不同有机物料处理下的动态变化

为比较等养分条件下不同有机物料还田对稻田土壤碳氮库管理指数的影响,揭示水稻不同生育期碳氮库管理指数动态变化及其与产量和收获指数的关系,在湖南省长沙市,选择超级稻种植系统为研究对象进行大田试验。共设置5个等养分投入处理,分别为单施化肥(F)、化肥+水稻秸秆全量还田(FS)、化肥+紫云英全量还田(FM)、化肥+秸秆、紫云英全量还田(FMS)、化肥+秸秆、紫云英全量还田+熟石灰(FMS+Ca),并在水稻5个不同生育期(移栽返青期、分蘖期、孕穗期、灌浆期、成熟期)采集土样,测定土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、总氮(TN)、可溶性总氮(TDN)含量,计算碳库管理指数(CPMI)、氮库管理指数(NPMI)。结果表明:不同处理下的CPMI整体动态变化趋势为移栽返青期降低后缓慢回升,在水稻生育末期紫云英-秸秆联合还田处理FMS(87.18)和FMS+Ca(80.59)的CPMI显著高于F处理(62.53)和FS处理(62.64)(P<0.05);NPMI在分蘖期与成熟期出现了两次急剧下降,并在水稻生育末期FMS+Ca处理(57.58)的NPMI显著高于F处理(45.64)和FS处理(42.70)(P<0.05);与F处理相比,有机无机配施(FS、FM、FMS)处理下作物产量提高了2.19%~2.94%;水稻灌浆期的CPMI与产量和收获指数均呈显著正相关关系。研究表明,紫云英还田代替部分化肥施用能在保证产量的基础上扩容稻田土壤碳氮库,紫云英-秸秆联合还田对提升水稻不同生育期CPMI、NPMI的综合效果最佳。

基于高光谱特征参数的冬小麦氮营养指数估算

为了实现快速高精度获取冬小麦氮营养指数的高光谱监测技术,利用美国SVC HR-1024I型野外光谱辐射仪对2017-2019年关中地区的冬小麦进行遥感监测,获取“三边”参数、任意两波段光谱指数和植被指数,通过相关性分析和逐步回归分析方法筛选冬小麦氮营养指数的敏感光谱参数,结合偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林算法(RFR)、支持向量机回归(SVR)和梯度增强回归(GBDT)建立冬小麦氮营养指数模型,并对模型估算精度进行验证。结果表明,从拔节期到灌浆期,各时期的氮营养指数与任意两波段光谱指数均呈极显著相关,其中拔节期氮营养指数与任意两波段光谱指数相关性均高于其他时期,且基于一阶导数光谱的归一化光谱指数和比值光谱指数与氮营养指数的相关系数最大,为0.66。拔节期基于梯度增强回归的冬小麦氮营养指数预测模型的决定系数(r^(2))和均方根误差(RMSE)分别为0.96和0.05,模型验证的r^(2)、RMSE和相对预测偏差(RPD)分别为0.95、0.12和2.12,模型预测精度最高。因此,拔节期基于梯度增强回归的冬小麦氮营养指数估算模型可用于冬小麦氮营养监测及后期田间管理。

山东烟区烤烟地上部临界氮稀释曲线的构建与营养诊断

为建立山东烟区烤烟地上部临界氮稀释曲线,探讨以氮素营养指数诊断烤烟氮素营养状况的可行性,优化烤烟氮素管理,田间设置6个氮肥用量,分析其对移栽后烤烟地上部干物质积累量和氮浓度的影响,并通过烤烟氮营养指数判断烟株氮素营养的丰缺情况。结果表明,随着施氮量增加,各取样时期烤烟干物质积累量均表现为先增加后稳定的趋势,不同施肥处理烤烟地上部干物质积累量差异显著;随着烤烟地上部干物质积累量的增加,不同施肥处理烤烟地上部氮浓度均逐渐降低;烤烟地上部临界氮浓度和干物质积累量符合幂函数关系,以地上部干物质积累量为驱动变量的临界氮稀释曲线为Nc=2.25×DM-0.13,其决定系数R2为0.72(p<0.05);不同氮肥处理氮营养指数(NNI)均在一定程度上呈现波动性,移栽后随时间增长呈现先上升后下降趋势,根据临界氮稀释曲线计算氮营养指数(NNI)判定烤烟氮营养状况,氮肥施用量90 kg/hm^(2)时氮营养状况较好。山东烟区烤烟地上部临界氮稀释曲线方程为Nc=2.25×DM-0.13,通过烤烟地上部临界氮稀释曲线与氮营养指数能够评价山东烟区烤烟氮营养状况,研究结果表明该试验地点适宜的氮肥施用量在90 kg/hm^(2)左右。

基于临界氮浓度稀释曲线的内蒙古土默川平原滴灌玉米氮营养诊断

【目的】明确氮肥运筹对内蒙古土默川平原滴灌玉米产量和氮素利用效率的影响,探讨以氮营养指数为监测指标诊断土默川平原滴灌水肥一体化玉米氮营养状况的可行性。【方法】检测2022—2023年内蒙古包头市土默特右旗、呼和浩特市土默特左旗两试验地中3个施氮量(0、270、360 kg/hm^(2))和全生育期3次、5次施氮下玉米氮营养含量,采用方差分析和统计建模的方法,研究玉米的产量和氮素利用效率,分析各时期玉米冠层氮浓度和地上部生物量的变化规律并构建玉米临界氮浓度稀释曲线模型。【结果】增加施氮量和施氮次数能显著提高玉米穗数、穗粒数和千粒重进而提高产量,增加施氮次数能显著提高玉米氮素利用效率(P<0.05);施氮量从270 kg/hm^(2)增加至360 kg/hm^(2),年平均产量提高5.79%;施氮次数从3次增加至5次,年平均产量和年平均氮素利用效率分别提高3.15%、22.25%。土默川平原滴灌玉米临界氮浓度稀释曲线模型为Nc=3.36W^(-0.22),R^(2)=0.94,P<0.05,验证精度RMSE、NRMSE和MAE分别为0.40%、11.50%和0.20%,模型稳定性较好。通过模型计算,施氮量270 kg/hm^(2)时,对应适宜施氮次数为5次,分别在4叶展期、8叶展期、大喇叭口期、吐丝期和乳熟期以15∶25∶35∶15∶10的比例追施氮肥,玉米产量最优,为14.09 t/hm^(2);玉米拔节期、9叶展期、大喇叭口期、吐丝期和乳熟期需氮量范围分别为-3.42~15.29、-16.80~22.90、-26.86~62.32、-54.65~85.14和-48.18~111.80 kg/hm^(2)。【结论】适当增加施氮量和施氮次数能显著提高内蒙古土默川平原滴灌玉米产量和氮素利用效率,玉米临界氮浓度稀释曲线模型可以有效识别内蒙古土默川平原玉米拔节期到乳熟期植株氮营养状况,通过该模型还可以计算、推荐合适的施肥量,能够实现玉米生长的按需作业。

基于氮磷指数的小流域氮磷流失风险评价

识别区域氮磷流失综合风险分布状况并对氮磷流失进行综合调控是控制非点源污染的有效措施。但传统的研究往往局限于氮或磷流失风险的单独评估和调控,以密云水库沿湖集约化农区东庄小流域为例,应用氮指数、磷指数及氮磷综合指数法,对区域氮磷流失风险进行综合评价。结果表明:流域氮、磷流失风险总体上较小,80%以上的区域均处于氮、磷流失的无风险或低风险区,但氮、磷流失的空间分布存在较大差异。其中氮流失的高度风险区集中在山地中土壤侵蚀指数较大的果园;而磷流失的高风险区域主要分布在河流沿岸的农业用地。氮磷综合风险指数显示,93.1%的区域处于无风险和低风险区,中度以上风险区占总面积的6.9%,主要集中在流域中部有着较高的肥料施用、地势陡峭且处在河流沿岸的农业用地或山地中。单独考虑氮指数或磷指数都难以反映区域氮磷流失的综合风险状况,容易忽略磷指数高氮指数低、氮指数高和磷指数低以及氮、磷风险在中等的区域。因此,在氮、磷流失风险评估基础上,进行氮磷流失风险的综合评价,可为氮磷流失的综合调控提供指导。

估测水稻叶层氮浓度的新型蓝光氮指数

基于不同氮素水平与品种类型的多个田间试验,综合分析了水稻冠层高光谱植被指数与叶层氮浓度的定量关系.结果表明:对氮反应最敏感的波段为红光665～675nm、蓝光490～500nm和红边区域波段680～760nm.400～2500nm波段范围内两波段植被指数与水稻叶层氮浓度相关性最好的是550～600nm与500～550nm,属绿光波段组合,决定系数(R2)最高的是比值指数SR(533,565).以3个蓝光波段构建的光谱参数R434/(R496+R401)(蓝光氮指数)与水稻叶层氮浓度呈极显著的直线相关关系,与SR(533,565)相比,该参数显著提高了对叶层氮浓度的预测性.独立资料检验结果显示,R434/(R496+R401)对水稻叶层氮浓度具有较好的预测性,检验根均方差(RMSE)和相对误差(RE)值分别为9.67%和8%,是一种适合于水稻叶层氮浓度估测的良好高光谱植被指数.

施氮模式和施氮量对细叶青冈幼苗生长的影响

为探讨氮肥对细叶青冈幼苗生长的影响,利用平均施氮和指数施氮两种施氮模式,研究细叶青冈幼苗生长量、生物量及生理指标对施氮量的响应,采用主成分分析和隶属函数法筛选出最佳施氮模式和施肥量。结果表明,平均施氮模式下,总施肥量为1 600 mg·株^(-1)时细叶青冈幼苗株高和生物量最大,总施肥量为1 200 mg·株^(-1)时细叶青冈幼苗地径最大;指数施氮模式下,总施肥量为400 mg·株^(-1)时细叶青冈幼苗株高、地径及生物量均最大。通过主成分和隶属函数分析,对13个处理作综合评价,最终筛选出最适合细叶青冈幼苗生长的施氮处理为平均施氮模式下总施肥量1 600 mg·株^(-1)。与指数施氮相比,平均施氮模式施肥程序简单,便于经营者掌握,更适合细叶青冈幼苗生长,建议将总施肥量1 600 mg·株^(-1)作为细叶青冈良种壮苗培育的施肥措施在生产中推广应用。

基于高光谱的冬小麦氮素营养指数估测

为了准确定量诊断氮素状况,为施肥和产量、品质的估测提供参考,该文通过设置不同氮素水平和品种类型的冬小麦田间试验,分析孕穗至灌浆初期不同光谱参数在小麦氮素营养状况监测上的差异,筛选叶片氮素含量和冠层氮素密度反演效果较好的参数,建立其与氮营养指数(NNI,nitrogen nutrition index)的经验模型。研究表明,线性内插法红边位置(REPLI)、修正红边单比指数(mSR705)、比值指数(RI-1dB)、简单比值色素指数(SRPI)、红边指数(VOG)等光谱参数与氮素营养指标具有良好的相关性(r>0.85),且不受生育期影响,可用来反演评价冠层氮素营养状况;研究对筛选的光谱参数与各氮素指标进行回归建模,并用独立试验数据对所建模型进行验证,结果显示,REPLI在氮营养指数估测方面表现较好(r=0.93),估测模型精度较高(决定系数R2=0.86,均方根误差RMSE=0.08)。NNI在氮素营养状况诊断方面有一定的优势,通过高光谱反演氮营养指数进行氮素营养状态的定性定量诊断有一定的可行性。

滴灌番茄临界氮浓度、氮素吸收和氮营养指数模拟

作物的氮浓度随生物量的增加而下降,临界氮浓度是指在一定的生长时期内获得最大生物量时的最小氮浓度值。该文在滴灌条件下,基于3a不同的氮素水平试验,构建了加工番茄地上部生物量的临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明,临界氮浓度与地上部最大生物量之间符合幂指数关系,相关系数为R^2=0.947,加工番茄最高(%Nmax)、最低(%Nmin)临界氮浓度稀释模型亦符合幂指数关系,相关系数分别为R^2=0.959、R^2=0.925。基于临界氮浓度建立了加工番茄氮素吸收模型(Nupt)、氮素营养指数模型(NNI),可作为加工番茄氮素营养状况的判别指标,氮素吸收和氮营养指数模型对新疆北疆加工番茄种植区的适宜施氮量诊断结果一致,均以300kg/hm2为最佳施氮量。该研究所建立的临界氮浓度稀释曲线模型较前人建立的模型更具机理性,因此,该模型所得出的分析结果是合适和可靠的,并且可用于指导加工番茄动态精准施肥及为氮素优化管理的建立提供参考。

基于上部叶片SPAD值估算小麦氮营养指数

快速、准确的监测诊断小麦氮营养状态对于评价小麦长势、指导氮肥运筹并预测籽粒产量均具有重要的意义。基于2009—2011年的大田试验,系统分析了小麦上部4张单叶不同叶位的SPAD值和归一化SPAD指数(NDSPADij)与氮营养指数的定量关系,通过简单分组线性回归筛选出在不同年际和不同品种间表现稳定的氮营养指数(NNI)定量方程。结果表明,小麦上部不同叶位SPAD值和NNI随施氮量提高而提高,而NDSPADij随施氮量的提高而降低。小麦单叶SPAD值与NNI的关系呈显著正相关,但这种关系在品种或年份之间不稳定,对小麦氮素诊断存在风险;除NDSPAD12外,NDSPADij与NNI之间呈显著负相关,经简单分组线性分析发现NDSPAD14与NNI之间在年份和品种之间表现最稳定,能够较好的定量估算氮营养指数,从而快速诊断小麦氮素是否亏缺。

不同氮收获指数水稻基因型的氮代谢特征

采用土培盆栽试验,以3个氮收获指数(NHI)有显著差异的水稻基因型4434(低NHI)、滇瑞302(中NHI)和余赤23(高NHI)为材料,研究了灌浆期叶片、穗颈和籽粒的氮代谢特点及与NHI的关系。结果表明,各基因型的籽粒产量、收获指数和籽粒氮积累量与NHI的变化一致,均以余赤231最大。花后植株氮素转运量表现为4434<滇瑞302<余赤231,基因型间差异极显著,而氮素转运率和转运氮的贡献率差异较小。成熟期水稻茎叶和籽粒的全氮含量、蛋白氮和非蛋白氮含量均表现为4434<滇瑞302<余赤231,全氮含量和蛋白氮含量存在显著差异,而非蛋白氮无显著差异;余赤231茎叶蛋白氮积累量显著低于4434和滇瑞302,而籽粒蛋白氮积累量显著升高,是高NHI水稻氮积累的主要特征。余赤231灌浆期叶片和籽粒谷氨酰胺合成酶(GS)和谷氨酸合成酶(GOGAT)活性显著高于4434和滇瑞302,有利于叶片游离氨基酸合成及外运,使得穗颈节伤流强度和游离氨基酸含量升高,为籽粒氮素积累提供了物质基础;同时,较高的籽粒GS和GOGAT活性促进了籽粒蛋白质合成,提高了NHI。逐步回归表明,灌浆期较高的穗颈伤流游离氨基酸含量是高NHI水稻氮代谢的主要生理特征,与较高的花后氮转运量和籽粒蛋白氮积累量可共同作为水稻氮素高效管理和遗传改良的可靠指标。