長江下游稻作區(qū)水稻臨界氮濃度和光譜指數(shù)模型研究.pdf

1、氮是作物生長過程中的重要營養(yǎng)元素之一，不僅對作物的生長發(fā)育有顯著影響，還會影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的形成。作物氮素營養(yǎng)診斷和精確調(diào)控研究是數(shù)字農(nóng)業(yè)與精確農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)容和科學(xué)依據(jù)。本研究以水稻為研究對象，通過開展不同年份、生態(tài)點、氮素水平和品種的大田試驗，系統(tǒng)分析了水稻冠層光譜植被指數(shù)的動態(tài)變化特征和氮素變化規(guī)律，構(gòu)建了基于植被指數(shù)的水稻植株臨界氮濃度模型(plant criticalnitrogen concentration，Nc)和氮營養(yǎng)

2、指數(shù)模型(plant nitrogen nutrition index，NNI)，和基于相對移栽后天數(shù)的水稻冠層相對化植被指數(shù)模型，從而為水稻氮素營養(yǎng)診斷和調(diào)控提供了有效的技術(shù)路徑和理論依據(jù)。
　　在開展的4年水稻田間試驗基礎(chǔ)上，于關(guān)鍵生育期獲取了地上部生物量、氮素營養(yǎng)指標(biāo)、冠層植被指數(shù)(NDVI)等指標(biāo)。依據(jù)Justes構(gòu)建臨界氮濃度稀釋模型的方法，系統(tǒng)構(gòu)建了基于冠層植被指數(shù)(NDVI)的水稻臨界氮濃度模型(Nc)和氮營養(yǎng)指數(shù)模

3、型(NNI)。粳稻和秈稻品種的臨界氮濃度稀釋模型分別為，粳稻:Nc=1.7628NDVI-0.283;秈稻:Nc=1.6194NDVI-0.97。同時，協(xié)方差分析表明，模型在品種間存在顯著差異，品種類型、區(qū)域等因素對模型都有一定影響。在構(gòu)建的臨界氮濃度模型基礎(chǔ)上，進(jìn)一步建立了氮營養(yǎng)指數(shù)模型，結(jié)果表明，隨著施氮量的增加，水稻植株氮營養(yǎng)指數(shù)值也隨之變大，并且當(dāng)作物處于適宜氮素營養(yǎng)狀況時，其氮營養(yǎng)指數(shù)值在1附近變化?；谝陨辖Y(jié)果，研究建立了基

4、于氮營養(yǎng)指數(shù)的水稻追氮調(diào)控模型，能夠通過與O氮區(qū)的氮營養(yǎng)指數(shù)之差計算出后期的追氮量。
　　在系統(tǒng)分析水稻群體冠層植被指數(shù)(NDVI)動態(tài)變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，明確了NDVI與水稻群體葉面積指數(shù)(LAI)、地上部生物量、產(chǎn)量數(shù)據(jù)等農(nóng)學(xué)指標(biāo)的定量關(guān)系，結(jié)果表明，冠層NDVI與葉面積指數(shù)、地上部干物重等農(nóng)學(xué)指標(biāo)具有較好的相關(guān)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，采用歸一化數(shù)據(jù)處理及建模方法，將冠層NDVI值、移栽后天數(shù)(DAT)等進(jìn)行歸一化處理，進(jìn)一步研究構(gòu)建

5、了適用于不同水稻類型的高產(chǎn)群體冠層相對NDVI動態(tài)模型:y=(1+ e-21.8012×(x-0.1582)-1-（1+ e-7.2921×(x-1.0522））-1，R2=0.9229，該模型能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測水稻高產(chǎn)群體全生育期的NDVI指數(shù)動態(tài)變化規(guī)律。同時，考慮到品種因素的影響，還分別構(gòu)建了粳稻和秈稻品種類型的相對化NDVI動態(tài)模型，模型的準(zhǔn)確度分別為0.9986、0.9958，精確度分別為0.9748**、0.9283**。構(gòu)建