雙季稻臨界氮濃度稀釋模型的構(gòu)建及氮素診斷研究.pdf

1、氮素的過量或者虧缺都會對作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)產(chǎn)生影響。為達(dá)到作物優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和高效的目標(biāo)，作物氮素營養(yǎng)的精確診斷與調(diào)控已成為精確農(nóng)業(yè)研究的核心內(nèi)容。本研究基于江西南昌早、晚稻的氮肥試驗，對試驗獲得的干物質(zhì)量、氮濃度、葉面積指數(shù)及冠層歸一化植被指數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析，根據(jù)臨界氮濃度的理論，構(gòu)建了早、晚稻基于干物質(zhì)量和葉面積指數(shù)的臨界氮濃度稀釋曲線模型(Critical nitrogendilution curve，Nc)，基于臨界曲線模型計

2、算了氮營養(yǎng)指數(shù)(Nitrogen nutrition index，NNI)并利用不同時期的歸一化植被指數(shù)(Normalized difference vegetation index，NDVI)對氮營養(yǎng)指數(shù)進(jìn)行估算，同時構(gòu)建了基于積分氮營養(yǎng)指數(shù)(Integrated NNI，NNIint)和積分歸一化植被指數(shù)(Integrated NDVI，NDVIint)的產(chǎn)量估算模型。根據(jù)氮素平衡理論構(gòu)建基于氮營養(yǎng)指數(shù)的追氮調(diào)控模型。研究結(jié)果為雙季

3、稻氮素診斷與精確管理提供了技術(shù)支持和理論依據(jù)。
　　首先，通過早、晚稻的氮肥試驗分析了植株氮濃度與干物質(zhì)隨時間的變化動態(tài)，利用Justes臨界氮濃度模型的構(gòu)建方法，分別建立了我國南方早、晚稻基于干物質(zhì)的臨界氮濃度稀釋模型(早稻:Nc=3.37W-0.44;晚稻:Nc=3.69W-0.34)，積分NNI與相對產(chǎn)量(Relativeyield，RY)的關(guān)系模型。與已有的水稻臨界氮濃度模型進(jìn)行比較之后，發(fā)現(xiàn)秈、粳稻之間模型參數(shù)存在一定差

4、異。積分NNI與產(chǎn)量在不同時期具有顯著的線性關(guān)系，在開花前，早、晚稻不同時期的NNIint-RY模型差異不顯著，而全生育時期的模型表現(xiàn)最好。經(jīng)過獨(dú)立試驗資料檢驗，臨界氮濃度稀釋模型能夠較好的區(qū)分生長受限制和不受限制的氮素處理，可以較好地診斷氮素狀況;基于積分NNI的產(chǎn)量估算模型在不同時期均能體現(xiàn)較好的預(yù)測準(zhǔn)確性。
　　其次，在基于干物質(zhì)的臨界模型基礎(chǔ)上，分別構(gòu)建了早、晚稻基于葉面積指數(shù)的臨界氮濃度模型（早稻:NcEarly=3.2

5、5LAI-0.34，晚稻:NcLate=3.51 LAI-0.31），以及氮積累模型和氮肥調(diào)控模型。結(jié)果顯示，LAI與植株氮濃度能夠很好地以冪函數(shù)方程擬合。將模型與已有的水稻基于LAI的臨界曲線加以比較，發(fā)現(xiàn)參數(shù)之間有差異，但是差異不大，與基于干物質(zhì)的臨界模型進(jìn)行比較，得出，基于LAI的模型在不同環(huán)境及品種間更加穩(wěn)定。進(jìn)一步基于臨界氮濃度模型構(gòu)建了基于NNI的氮積累估算模型，然后構(gòu)建了以產(chǎn)量為目標(biāo)的分蘗期和穗分化時期的追氮調(diào)控模型，經(jīng)過

6、獨(dú)立試驗資料的檢驗，氮積累的估算模型具有較好的準(zhǔn)確性，氮肥調(diào)控模型能夠?qū)Ξ?dāng)?shù)剡M(jìn)行施肥管理。
　　最后，分析了早、晚稻不同時期冠層NDVI與NNI的關(guān)系，構(gòu)建了基于NDVI的植株氮營養(yǎng)指數(shù)的估算模型以及基于積分NDVI的產(chǎn)量估算模型。結(jié)果表明，NDVI值隨氮素水平的升高而升高;相同時期，不同氮處理下的NDVI具有明顯差異;不同時期NDVI與NNI以及積分NDVI與RY的關(guān)系均呈顯著正相關(guān)。經(jīng)過驗證，拔節(jié)時期的NDVI對NNI估算關(guān)系