Accumulation Laws of Nitrogen and Phosphorus in Wetland Plants

To study the accumulation regularity of nitrogen and phosphorus in typical constructive plants in coastal wetland,samples of Suaeda glauca(Bunge) Bunge,Phragmites austrahs and Tamarix chinensis Lour,were taken from the Yellow River Delta National Coast Wetland Nature Reserve,nitrogen and phosphorus content in plants was measured and analyzed.The results showed that ① nitrogen and phosphorus content in different wetland plants is correlated;② different species in the same place and the same species in different spaces show different accumulation regularity of nitrogen and phosphorus;③ nitrogen and phosphorus content in plants is closely related to nitrogen and phosphorus content in the habitat;④ nitrogen content in T.chinensis Lour,is the highest,the mean is 11.63 g/kg,and phosphorus content in S glauca(Bunge) Bunge is the highest,the mean is 1.38 g/kg;⑤ nitrogen content in the 3 species:T.chinensis Lour.> S.glauca(Bunge) Bunge > P.australis;⑥ nitrogen content in aboveground parts of all plants is significantly higher than that in underground parts,and phosphorus content in aboveground parts of all plants except S.glauca(Bunge) Bunge is significantly higher than that in underground parts;⑦ nitrogen content in the 3 species in the study area is significantly higher than phosphorus content in these species.

基于高光谱技术的滇池流域湿地植物氮含量估算模型构建

以滇池流域为研究区,利用S-R3500光谱仪采集芦苇、菰、香蒲和风车草4种典型滇池湿地植物的光谱数据,应用A33型连续流动分析仪测定湿地植物叶片氮含量,筛选出氮含量最敏感的光谱特征波段和变换形式参量,建立湿地植物叶片高光谱氮含量估算模型。结果表明:4种湿地植物的光谱曲线与健康绿色植被的光谱曲线趋势一致,但在800~1350 nm和1650~1800 nm波段存在差异,一阶微分、二阶微分和“三边”参数光谱变换可以更加突出4种湿地植物的光谱特征;芦苇二阶微分1836 nm、香蒲二阶微分881 nm、菰一阶微分1264 nm、风车草二阶微分1665 nm波长和氮含量相关系数绝对值最大;菰的“三边”参数红边面积和蓝边面积的比值、红边面积和蓝边面积的归一化值,香蒲的红边幅值、红边面积、“绿峰”反射率和“红谷”反射率比值、红边面积和蓝边面积比值和氮含量相关系数绝对值最大,且呈极显著相关(P<0.01);4种湿地植物基于光谱二阶微分构建的氮含量估算模型精度比一阶微分高,基于光谱“三边”参数构建的氮含量的估算模型精度最高且误差最小;4种湿地植物基于“三边”参数构建的氮含量估算多元逐步回归模型估测效果较好。基于高光谱技术的湿地植物养分含量估算模型技术可以长时序快速地监测大面积湿地植被养分含量的时空动态变化,为湿地植物远程管理提供基础数据和技术支持。

放牧、氮添加对荒漠草原植物和土壤碳氮的影响

为了探究放牧和氮添加对内蒙古荒漠草原植物—土壤碳、氮循环的影响,在禁牧(UG,0只羊单位·hm^(-2))和重度放牧(HG,1.74只羊单位·hm-2)样地进行氮添加处理,各处理水平为:对照(CK,0 g·m^(-2)·a^(-1))、低氮(LN,5 g·m^(-2)·a^(-1))、中氮(MN,10 g·m^(-2)·a^(-1))和高氮(HN,20 g·m^(-2)·a^(-1))。通过对短花针茅(Stipa breviflora)叶片和土壤全碳(Total carbon, TC)、全氮(Total nitrogen, TN)、稳定碳同位素(Stable carbon isotopes, δ13C)、稳定氮同位素(Stable nitrogen isotopes, δ15N)及土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、速效氮(Available nitrogen, AN)的测定分析,结果表明:放牧显著增加土壤TC、TN和AN含量(P<0.05);放牧使短花针茅叶片δ13C,δ15N值显著减小(P<0.05);氮添加使短花针茅叶片δ15N值显著减小(P<0.05)。放牧和氮添加在一定程度上均加速了短花针茅和土壤的养分循环,同时氮添加对短花针茅的氮吸收及分馏效应有一定影响,对退化草地恢复起重要作用。

氮磷添加对内蒙古温带草原植物功能群氮含量的影响

植物功能群氮含量既是理解氮沉降对生物多样性影响的关键指标,也是生产力过程模型模拟的重要参数,极易受氮素可利用性的影响和磷元素的限制。基于内蒙古温带草原4年氮磷添加试验(N10、N40、P5、P10及其交互,数字代表添加剂量,单位为g m^(-2) a^(-1)),分析氮磷添加对植物群落及三种植物功能群(禾本科、灌木和杂类草)氮含量的影响。结果表明:(1)氮添加显著增加了群落及各功能群的氮含量,同一处理水平下禾本科(N10)和灌木(N10和N40)的氮含量显著高于杂类草,同一功能群不同氮添加剂量间无显著差异;(2)磷添加对群落和三种功能群的氮含量无显著影响;(3)与单独氮添加相比,氮磷同时添加显著增加了群落、禾本科和杂类草氮含量,且高剂量氮磷添加的促进作用更大;(4)与单独氮添加相比,氮磷同时添加显著增加群落和三种功能群磷含量而降低氮磷比,相同处理水平下禾本科和杂类草磷含量增加幅度最大。本研究将为草原生态系统管理和应对全球变化提供科学依据。

荒漠草原4种优势植物叶片化学计量内稳性特征

探讨植物生态化学计量内稳性特征对了解草原植物的生长适应策略具有重要意义。以内蒙古鄂克托前旗荒漠草原牛枝子(Lespedeza potaninii)、苦豆子(Sophora alopecuroides)、短花针茅(Stipa breviflora)和猪毛蒿(Artemisia scoparia)4种优势植物为研究对象,研究植物叶片氮、磷内稳性特征及其影响因素。结果表明:苦豆子叶片N、N꞉P含量显著高于其他3种优势植物(P<0.05),猪毛蒿叶片P含量显著高于其他3种优势植物;N元素内稳性指数(HN)以牛枝子最高,属于稳态型;P元素内稳性指数(H_(P))以猪毛蒿最高,属于稳态型;N꞉P内稳性指数(H_(N꞉P))以牛枝子最高,属于弱稳态型。冗余分析结果显示,土壤全碳和全氮含量对化学计量内稳性变异解释率分别为56.9%和9.9%,均达到显著水平(P<0.05),但其他土壤理化因子对其无显著影响(P>0.05)。综上所述,在氮含量较低的荒漠草原,多年生植物N内稳性和N꞉P内稳性较高,采用保守养分策略,其中N内稳性较高的灌木牛枝子适应性更强;一年生植物P内稳性较高,N꞉P内稳性比较低,采用奢侈分配策略;影响化学计量内稳性主要因子为土壤全碳和全氮含量。

基于δ^(13)C估算水分利用效率的2种模型比较——以峨眉山雷洞坪植物为例

【目的】通过对基于碳稳定同位素值(δ^(13)C)估算水分利用效率(iWUE)的2种模型(是否考虑叶肉导度,gm)之间差异的研究,有助于进一步理解gm对植物iWUE的影响。【方法】选择峨眉山雷洞坪针阔混交林中不同生长型植物,采集了48个物种的117个叶片样品,通过测定其叶片δ^(13)C,对比了早期估算iWUE模型(iWUEsim模型,将gm看作无穷大)与包含gm效应的iWUE模型(iWUEmes模型)之间的iWUE差异(iWUE_(difference)),以及这种差异随植物生长型变化的趋势。【结果】结果显示,iWUEsim的平均值(42.23±1.33μmol·mol^(-1))显著高于iWUEmes的平均值(28.10±0.65μmol·mol^(-1)),高估比例为3.64%~72.11%(平均49.58%±1.30%)。不同生长型植物的iWUEsim均显著大于iWUEmes,其中草本植物高估比例3.64%~48.00%(平均29.20%±5.16%),灌木高估比例13.68%~67.73%(平均48.44%±1.83%),乔木高估比例32.04%~72.11%(平均54.08%±1.47%)。此外,叶片功能性状对iWUE_(difference)有显著影响,相比于叶片厚度、叶片干物质含量和单位质量叶片氮含量,单位面积叶片氮含量和比叶重是影响iWUE_(difference)变化的主要因素。【结论】将gm看作无穷大会造成对基于δ^(13)C估算的iWUE的高估,未来估算植物iWUE时应考虑gm的影响。

荒漠草原植物群落特征及土壤碳氮含量对增温和增水的响应

为探究全球气候变化对草地植物群落特征和土壤养分含量的影响,在模拟增加温度(T0:自然温度;T1:自然温度增加2℃;T2:自然温度增加4℃)和增加降水量(W0:环境降水量;W1:环境降水量增加25%;W2:环境降水量增加50%)的7~8年后,调查了内蒙古荒漠草原植物群落特征并测定了土壤碳和氮含量。结果表明:增温、增水及其交互作用显著降低了荒漠草原植物群落中多年生禾草和半灌木的重要值,而显著增加了多年生杂类草和一年生植物的重要值。此外,增温、增水和同时增加温度和降水量对物种多样性、土壤碳和氮含量的影响并不显著;随着温度和降水量的增加,物种多样性指数和土壤碳、氮含量呈上升趋势。回归分析表明:土壤微生物量碳和氮与植物功能群重要值显著相关(P<0.05),而土壤全碳和全氮与物种多样性显著相关(P<0.05),这说明长期增温和增水可能通过调节土壤碳、氮含量对荒漠草原植物群落特征产生影响。研究结果为气候变化下荒漠草原的可持续发展提供数据依据。

水曲柳和蒙古栎光合特性和生长对不同氮素形态的响应

为了探讨不同氮素形态对树木幼苗生长和光合特性影响的差异,及其对不同氮形态的适应策略,以水曲柳(Fraxinus mandshurica)和蒙古栎(Quercus mongolica)1年生幼苗为研究对象,通过盆栽试验施加硝态氮、铵态氮和有机氮,采用了双因素方差分析,确定氮素形态和树种对生长和光合指标的影响及其交互作用,采用Spearman秩相关分析生长指标和光合指标的相关性。结果表明:氮素形态处理和树种及其交互作用对幼苗的生长和生理指标的影响均达到显著水平(P<0.05),氮素形态对光合和生长的影响在2树种间存在显著差异(P<0.05)。有机氮处理组较对照组和其他氮素形态处理组更有利于蒙古栎的生长;3种氮素形态处理组的水曲柳生长指标均显著高于对照组(P<0.05),但是氮素形态处理间水曲柳的生长指标差异不显著(P>0.05)。通过对水曲柳、蒙古栎的生长和生理指标的相关性分析,发现水曲柳的光合指标间呈显著正相关关系(P<0.05),但光合指标与叶片氮质量分数的相关性不显著(P>0.05),生长指标高生长量与光合指标光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率均呈显著正相关(P<0.05)。蒙古栎的最大净光合速率与气孔导度呈极显著正相关关系(P<0.01),其他光合指标间相关关系不显著(P>0.05),最大净光合速率与叶片氮质量分数显著正相关(P<0.001),高生长量与最大净光合速率和气孔导度均呈负相关关系(P<0.01和P<0.05)。氮素形态和树种及其交互作用均对幼苗生长和光合特性有显著影响,不同树种在不同氮素形态的处理下有不同的响应策略,有机氮处理组更有利于蒙古栎的生长,而硝态氮则对水曲柳生长的促进作用更明显。研究结果为东北地区蒙古栎和水曲柳幼苗培育选择合理氮肥形态提供了参考。

呼伦贝尔草甸草原主要功能群植物碳、氮、磷化学计量特征对氮磷添加的响应

刈割是呼伦贝尔草甸草原的主要利用方式,连年打草导致草地养分不断输出,植物生长受到氮磷养分的共同限制。碳、氮、磷是生态化学计量学关注的重点,然而,草甸草原不同功能群植物C∶N∶P化学计量特征对氮磷养分输入的响应规律尚不明确。本研究于2018~2020年在呼伦贝尔草甸草原打草场采用裂区试验设计研究了氮磷添加对土壤和植物碳氮磷含量的影响。结果表明,氮添加显著增加了禾本科植物C含量,对豆科和菊科植物C含量影响较小。氮添加显著增加了各功能群植物N含量并降低了其C∶N,磷添加显著增加各功能群植物P含量并降低其C∶P。氮添加降低了菊科植物P含量,禾本科和豆科植物P含量不受氮添加的调控。氮添加显著提高了各功能群植物N∶P,禾本科植物的响应更敏感,在低氮(N1)处理下即可表现出磷限制。豆科植物在对照处理下的N∶P大于16,生长受到磷限制。磷添加显著降低了各功能群植物N∶P,使得禾本科植物生长氮限制加剧,而豆科植物生长由磷限制转为氮限制。各功能群植物的C∶P和N∶P均与土壤全磷含量显著负相关,与土壤全碳和全氮含量无显著相关性。综上,呼伦贝尔草甸草原植物生长受到氮磷养分的共同限制,建议在打草场养分管理中,氮肥施入量高于1.55 g N/(m^(2)·a)时,应配施磷肥[<5.24 g P/(m^(2)·a)]以缓解禾本科牧草生长磷限制,维持打草场的可持续利用。

基于无人机成像高光谱估算马铃薯植株氮含量

植株氮含量(PNC)是评价作物长势和氮营养状况的重要指标,因此,准确高效地获取PNC信息,对动态监测马铃薯长势及精准施控氮肥具有重要意义。首先于马铃薯现蕾期、块茎形成期、块茎增长期、淀粉积累期和成熟期获取无人机高光谱影像,并基于预处理的影像提取5个生育期冠层的原始光谱和一阶微分光谱;其次将提取的冠层光谱与马铃薯PNC进行相关性分析,筛选出PNC的敏感波长;然后分别利用灰度共生矩阵和1~3阶颜色矩,提取冠层原始光谱特征波长处高光谱图像的纹理和颜色2种图像特征,并将提取的特征与马铃薯PNC进行相关性分析,筛选出相关性较高的前5个图像特征;最后分别基于光谱特征、图像特征和图谱融合特征利用弹性网络回归(ENR)、贝叶斯线性回归(BLR)和极限学习机(ELM)3种方法建立马铃薯PNC估算模型。结果表明:(1)马铃薯5个生育期的冠层光谱特征波长存在差异,但多数位于可见光区域。(2)冠层原始光谱特征波长图像的纹理和颜色特征与PNC的相关性较高,且现蕾期到淀粉积累期的相关性明显高于成熟期。(3)基于单一光谱特征和单一图像特征构建的马铃薯PNC估算模型在现蕾期到淀粉积累期效果较好,成熟期效果较差。(4)现蕾期到淀粉积累期,基于图谱融合特征的马铃薯PNC估算效果明显优于单一光谱特征和单一图像特征。(5)马铃薯各生育期,基于同种变量利用ENR构建的PNC估算模型效果较好,BLR次之,ELM较差。其中,以图谱融合特征为模型变量,利用ENR构建的PNC估算模型精度和稳定性最好,5个生育期的建模R^(2)分别为0.91、0.75、0.82、0.77和0.69,RMSE分别为0.24%、0.31%、0.26%、0.22%和0.29%,NRMSE分别为6.59%、9.79%、9.58%、7.87%和11.03%。该研究可为马铃薯的氮营养监测提供一种快捷高效的技术手段。

绿洲灌区密植减量施氮玉米的水分利用特征

【目的】针对干旱灌区水资源有限、玉米生产氮肥投入过高、水分利用效率(WUE)低等问题,探讨密植补偿减量施氮对玉米水分利用效率负效应的可行性,为建立玉米节氮、水分高效利用技术提供理论依据。【方法】于2019—2022年在甘肃武威设置裂区试验,主区设减量施氮(N1,270 kg·hm^(-2))和传统施氮(N2,360 kg·hm^(-2))两个水平,裂区设传统密度(M1,78000株/hm^(2))、中密度(M2,103500株/hm^(2))和高密度(M3,129000株/hm^(2))3个水平,N2M1为对照,重点研究施氮、种植密度及两者互作对玉米耗水特性、水分利用效率的影响。【结果】试验年度内,减量施氮较传统施氮处理耗水量降低4.7%,高、中密度较传统密度处理耗水量分别增大8.4%、4.2%,减量施氮与中密度组合(N1M2)与对照相比耗水量无显著差异。玉米籽粒产量随施氮量的减少而降低,中密度较高密度、传统密度显著提高了籽粒产量,减量施氮与中密度组合较对照提高了籽粒产量。减量施氮较传统施氮处理籽粒产量降低了4.6%,中密度较高密度、传统密度处理籽粒产量分别提高5.6%、8.2%,N1M2较N2M1籽粒产量提高4.3%。减量施氮降低了灌溉水分利用效率(IWUE),但能够保持与传统施氮相同的WUE;中密度有利于提高玉米IWUE和WUE,补偿减量施氮导致的水分利用效率下降。4年内,减量施氮使玉米IWUE降低4.5%,但WUE未显著下降;中密度较传统密度、高密度处理的IWUE分别提高8.6%、6.4%,WUE分别提高4.5%、10.1%;中密度对减量施氮IWUE和WUE的补偿效应分别为4.3%和5.2%。【结论】在干旱灌区,玉米全生育期施氮270 kg·hm^(-2)、密度103500株/hm^(2)较现有水氮管理水平提高了产量和水分利用效率,是适用于该区域的玉米节氮、水分高效利用生产技术。

菊科植物改变土壤氮素的可利用性

生物入侵破坏入侵地生态系统的群落结构和稳定性、阻碍农林牧渔业生产、危害人类健康。我国已成为外来生物入侵最严重的国家之一,现有402种入侵植物。菊科、豆科、禾本科构成我国外来入侵植物的主体,其中菊科入侵植物约有107种,广泛分布于我国各省(区)。菊科入侵植物因其独特的生物学特性(如生长发育快、成熟早、种子产量高且易于传播等)而具有高度的入侵性。本文综合分析了国内外38篇共211个关于菊科入侵植物对土壤氮素含量影响的案例。结果发现,菊科植物入侵后,85%以上的案例中土壤总氮、铵态氮、硝态氮等氮素含量显著(P<0.05)增加,其中紫茎泽兰(Ageratina adenophora)对土壤氮素含量的影响最大。菊科植物入侵可通过释放化感物质、分解凋落物和改变土壤氮循环微生物种类和数量来改变土壤氮素含量,从而对本地生态系统的氮养分资源造成极大影响。土壤氮是限制植物生长的最主要因素,通过研究菊科入侵植物对土壤氮素含量的影响能帮助理解土壤氮在入侵过程中的重要作用,促进完善外来植物的入侵机制。

氮肥和品种及种植密度对春玉米机械化收获性状及产量的影响

机械化收获是提高农业生产效率的重要措施,但机械化收获受倒伏、籽粒脱水特性和收获籽粒含水率等的影响。为探讨春玉米形态结构与抗倒伏性之间的关系,籽粒脱水进程和收获籽粒含水率对品种、施氮量和种植密度的响应,该研究以先玉335和陕单609为试验材料,设置0、180和225 kg/hm^(2)三个氮肥水平,6.5×10^(4)和8.5×10^(4)株/hm^(2)两个种植密度,通过2 a大田试验研究品种、种植密度和氮肥对株高、茎粗、穗位系数、抗折强度、弯曲力矩、倒伏系数、灌浆末期籽粒脱水速率、收获籽粒含水率、产量和生物量等的影响。结果表明:不施氮条件下,株高和茎粗对倒伏系数影响较大;施氮条件下,倒伏系数主要受弯曲力矩、抗折强度和株高影响。施氮显著降低陕单609的倒伏系数(P<0.05),施氮处理下陕单609的株高和茎粗较不施氮处理分别增加8%~21%和26%~45%,抗折强度和弯曲力矩分别增加157%~277%和72%~114%,倒伏系数降低30%~47%。施氮可降低籽粒脱水速率,推迟脱水进程,显著增加收获籽粒含水率(P<0.05)。施氮处理籽粒含水率较不施氮处理提高7%~9%。高密度处理收获籽粒含水率比低密度处理低3%(P<0.05)。先玉335的籽粒脱水速率快,收获籽粒含水率比陕单609低7%(P<0.05)。与不施氮处理相比,施氮处理产量和生物量分别显著提高92%和63%(P<0.05)。与低密度处理相比,高密度处理产量显著增加12%(P<0.05)。综上所述,春玉米的倒伏性、灌浆后期籽粒脱水速率及收获籽粒含水率受品种特性影响,也受施肥、栽培措施和气候条件的显著影响。选育籽粒脱水快的品种、适当增加种植密度并合理统筹氮肥施用量可以提高春玉米机械化收获适宜性。

氮肥对设施‘红地球’葡萄品质及植株氮含量的影响

以设施‘红地球’葡萄为材料,设氮肥20 cm浅施、40 cm深施两个施肥深度,不同施肥深度下设3个氮肥水平,为低氮(180 kg·hm^(-2))、中氮(240 kg·hm^(-2))、高氮(300 kg·hm^(-2)),调查氮肥对设施葡萄品质及植株氮含量的影响。结果表明,氮肥施用深度相同时,3个施用量处理的葡萄产量、果实纵径、粒质量、可溶性固形物、可溶性糖、Vc含量及成熟期植株氮含量均显著增加,而中高氮肥施用量(240、300 kg·hm^(-2))处理的葡萄产量、果实外观品质、植株氮含量差异不显著;氮肥施用量相同时,随着施用深度的增加,葡萄产量、果实品质显著降低。综合考虑葡萄产量、品质和植株氮含量等因素,浅施中氮(施肥深度20 cm、施肥量240 kg·hm^(-2))为祁连山沿山冷凉区设施‘红地球’葡萄较为适宜的氮肥施用方式。

高寒草甸植物叶绿素对氮添加梯度的非线性响应

叶绿素是植物进行光合作用的关键物质,氮素是叶绿素的重要组成元素。因此,土壤氮可能是影响叶绿素含量变化的重要因素。然而,目前研究较少关注氮梯度下叶绿素含量的变化及背后原因。本研究以青藏高原高寒草甸优势植物为研究对象,利用8年的氮添加梯度实验,氮添加水平为0,2,4,8,16,32 g·m^(-2)·a^(-1)。研究发现叶绿素含量沿氮添加梯度呈抛物线响应,且峰值多在8 g·m^(-2)·a^(-1)左右。低氮水平下,叶绿素含量与土壤无机氮显著正相关,与土壤pH值和植物高度负相关。高氮水平下,叶绿素与土壤无机氮和pH值均不相关,与植物高度呈非线性关系。此外,不管低氮或高氮水平添加叶绿素含量和比叶面积均呈抛物线关系。本研究表明高寒植物叶绿素对氮添加梯度表现出非线性响应且存在阈值,并且低于或高于氮阈值的影响因子是不同的。总之,本研究表明在氮富集的背景下高寒植物叶绿素与土壤氮可利用性存在复杂关系,可能会进一步作用于高寒草地生态系统碳固持。

长江中游浅水湖泊水生植物氮磷含量与水柱营养的关系

水生植物组织内氮和磷(N和P)含量受到水体营养状况和植物生长状况影响。对长江中游江汉湖群不同营养水平湖泊中大型水生植物的N和P含量3个季度的研究表明,在不同生活型水生植物中,沉水植物主要分布在中营养到中富营养湖泊中,在富营养湖泊均无分布,浮叶和挺水植物在不同营养类型湖泊的沿岸带均有分布。N和P含量以沉水植物最高,浮叶植物次之,挺水植物最低。水生植物的N和P含量都达到或超过生长所需最低N和P阈值,代表性浮叶植物和沉水植物的N和P含量随着湖泊营养水平提高呈现规律性变化。湖泊5种常见的水生植物N和P含量与水柱中不同种类N和P浓度具有季节性相关:菱(TrapabispinosaRoxb.)春夏季P含量都与TP(总磷)和TDP(总溶解磷)明显相关,春季N含量与NH4—N(氨氮)明显相关;春季黄丝草(PotamogetonmaackianusA.Benn.)的P含量与TP明显相关,夏季与TDP明显相关,春季和夏季黄丝草和穗花狐尾藻(MyriophyllumspicatumL.)的N含量与TN(总氮)和TDN(总溶解氮)显著正相关,秋季成负相关;夏季芦苇(PhragmitescommunisTrin.)P含量与TP和TDP显著相关;春季芦苇和香蒲(TyphaorientalisPresl.)N含量与NH4N和NO2N(亚硝态氮)显著相关。

基于赤池信息准则的冬小麦植株氮含量高光谱估算

为了快速、准确地测定冬小麦植株氮含量,利用2014?2015年的冬小麦冠层反射光谱数据构建了16种氮素或叶绿素敏感光谱指数,基于变量投影重要性(variable importance projection,VIP)-偏最小二乘(partial least squares,PLS)-赤池信息准则(Akaike’s information criterion,AIC)整合模型构建了不同生育期植株氮含量最佳回归模型,并用2012?2013年挑旗期数据对模型进行了验证。结果表明:在AIC下,拔节期以4个植被指数为自变量的模型最优;挑旗期以5个植被指数为自变量的模型最优;开花期以4个植被指数为自变量的模型最优;灌浆期以6个植被指数为自变量的模型最优。4个生育期建模的决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)分别为0.71、0.86、0.75、0.46和0.23%、0.13%、0.12%、0.15%,以挑旗期决定系数为最大。挑旗期验证集的R2和RMSE分别为0.81和0.41%,预测模型和验证模型均具有较高的估算精度和可靠性,研究结果为选择小麦合适的生育期估算小麦植株氮营养状况提供参考。

施氮水平对多花黑麦草植株氮含量及反射光谱特征的影响

植株氮含量是评价牧草群体长势、估测产量和确定最佳施肥量的重要指标。对不同施氮水平下多花黑麦草植株氮含量及冠层反射光谱特征进行了测试,分析了冠层反射光谱与植株氮含量之间的相关性。结果表明,施氮水平对多花黑麦草植株氮含量具有显著影响,植株氮含量随着施氮水平的增加有所升高。在可见光区域,冠层光谱反射率随施氮水平的增加而降低。植株氮含量与单波段反射率呈负相关关系,在波段487～718 nm范围内,相关系数绝对值都大于0.5(P<0.01)。利用敏感波段估测植株氮含量最优模型为y=4.362-0.754x579+0.351x700。以植被指数估测植株氮含量最佳模型为y=3.026-0.670DVI(610,487)+4.997NDVI(700,579)。植株氮含量估测值与实测值之间存在显著相关关系。

梁子湖湿地植物的氮磷积累特征

采用野外测定结合室内分析的方法,探讨了梁子湖湿地植物对氮磷的积累特征。结果表明,湿地不同植物种类对氮磷的积累特征明显不同。浮游植物积累各种营养物质量最多,其体内全氮量平均为29.07g.kg-1,全磷量平均为9.53g.kg-1。梁子湖湿地各类植物氮磷含量的大小依次为浮游植物>浮叶植物>沉水植物>水稻>挺水植物。各类植物中氮磷积累的大小依次为浮叶植物>挺水植物>沉水植物>沼泽植物>水稻。梁子湖湿地水生植物氮磷营养元素的吸收系数大于湿生植物,各类植物氮元素的吸收系数均大于磷。

不同生育时期冬小麦籽粒蛋白质含量的高光谱遥感监测模型

为研究不同氮磷水平下冬小麦籽粒蛋白质含量高光谱遥感监测模型,提高模型精度,本文通过连续5年定位试验研究不同氮磷耦合水平下,不同生育时期冬小麦冠层光谱反射率、植株氮含量以及成熟期籽粒蛋白质含量,以相关、回归等统计分析方法,建立基于不同生育时期植株氮含量的籽粒蛋白质含量监测模型;然后通过灰色关联度分析,筛选植株氮含量的最佳植被指数,以偏最小二乘回归法,建立基于植被指数的植株氮含量监测模型;最后以植株氮含量为链接点,按照"植被指数—植株氮含量—籽粒蛋白质含量"之间的联系,建立融合植被指数与植株氮含量的冬小麦成熟期籽粒蛋白质含量监测模型。结果表明:在拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期、成熟期基于植株氮含量建立的成熟期籽粒蛋白质含量监测模型,具有较好的监测精度;拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期、成熟期分别基于修正叶绿素吸收反射率指数(MCARI_1)、归一化差值叶绿素指数(NDCI)、修正归一化差异指数(mNDVI)、MCARI_1、NDCI植被指数建立植株氮含量监测模型,监测精度(R^2)分别为0.826、0.854、0.867、0.859和0.819;以植株氮含量为链接点,通过"植被指数—植株氮含量—籽粒蛋白质含量"的间接联系,建立基于拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期、成熟期植被指数且融合植株氮含量的籽粒蛋白质含量监测模型,R^2分别为0.935、0.972、0.990、0.979和0.936;以独立数据对模型进行验证,模型预测值与实测值间相对误差(RE)分别为11.26%、10.74%、8.41%、10.25%和11.36%,均方根误差(RMSE)分别为2.221 g×kg^(-1)、1.825 g×kg^(-1)、1.214 g×kg^(-1)、1.767 g×kg^(-1)和2.137 g×kg^(-1)。说明基于不同生育时期植被指数链接植株氮含量可以对成熟期籽粒蛋白质含量进行有效监测,且模型具有较好的年度间重演性和品种间适应性。