一种利用植株叶片相对SPAD值对作物进行氮肥推荐的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用相对SPAD值对小麦进行氮肥推荐的方法，其步骤包括：1)设置不同施氮水平的田间试验处理(小区)，使得土壤供氮量涵盖从供氮不足到过量的梯度水平；2)测定不同土壤供氮量条件下的小麦产量，根据小麦产量和土壤供氮量的关系计算使小麦产量最大的最佳土壤供氮量；3)测定不同土壤供氮量条件下的叶片SPAD值，并计算相对SPAD值，进而得到相对SPAD值和土壤供氮量的关系模型；4)测定待施氮肥的小麦SPAD值并计算相对SPAD值，根据所述最佳土壤供氮量以及所述相对SPAD值和土壤供氮量的关系模型确定氮肥推荐量。本发明专利技术的施肥推荐方法能够精确匹配作物对氮养分的动态需求，提高作物产量和氮肥利用效率。

Method for recommending nitrogen fertilizer for crop by relative SPAD value of plant leaf

The invention relates to a method of using relative SPAD value of nitrogen fertilizer recommendation for wheat, which comprises the following steps: 1) set different levels of nitrogen fertilizer field experiment processing (District), the soil nitrogen from the nitrogen supply is insufficient to cover the gradient levels in excess of 2); Determination of different soil nitrogen under the condition of wheat according to the relationship between the amount of nitrogen for yield, yield of wheat and soil to calculate optimum soil wheat yield the largest amount of nitrogen; 3) leaf SPAD determination of different soil nitrogen conditions, and calculate the relative SPAD value, and then get the relationship model of relative SPAD value and soil nitrogen; 4) determination to be applied n the wheat SPAD value and calculate the relative SPAD value, to determine the nitrogen fertilizer recommendation amount according to the relation model for the best soil nitrogen content and the relative SPAD value and soil nitrogen supply. The fertilizer recommendation method of the invention can accurately match the dynamic demand of crops to nitrogen nutrition, and improve crop yield and nitrogen use efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种利用植株叶片相对SPAD值对作物进行氮肥推荐的方法
本专利技术属于作物施肥领域，具体涉及一种利用植株叶片相对SPAD值对作物(如冬小麦)追施氮肥量进行推荐的方法。
技术介绍
利用植株营养诊断技术进行施肥推荐，能够精确匹配作物对养分的动态需求，提高作物产量和养分利用效率，减少资源浪费，是发展精准农业的重要方法之一。近年来，植株营养诊断施肥技术得到了广泛关注，在研究和实际应用中都已取得了很大进展。其中，SPAD-502是日本KonicaMinolta公司生产的一种便携式叶绿素速测仪，它通过测量植株叶片在550nm和675nm波长的透光系数(或反射系数)来确定叶片叶绿素的相对含量，即SPAD值。由于叶片叶绿素含量与作物氮营养状况存在极显著的相关关系，因此叶片SPAD值也可用于评估作物氮素营养丰缺状况，进而指导作物精准施肥。SPAD-502操作简便、测定快速、对植株无破坏性，已经在小麦、玉米、水稻、棉花等多种农作物上进行广泛研究。通常，利用SPAD-502进行施肥推荐有两种方法，一种是通过比较氮肥不同用量条件下叶片SPAD值的差异，制定出不同SPAD值等级对应的氮肥适用量范围。比如申请号为201210217173.X的关于一种小麦拔节期实时诊断追施氮肥的方法，就构建了5个SPAD值等级的氮肥推荐范围指标。另一种是已知氮肥最佳推荐量，利用不同生育期氮肥用量对叶片SPAD值的影响及其变化规律，推算SPAD值在作物不同生长期的氮肥追施比例与用量。比如：申请号为200910096969.2的一种茶树氮素营养无损快速测定和控制方法，就是以茶树年施氮量450-500kgN/ha为基准，通过构建施氮量和茶树叶片在春、夏、秋、冬四个季节叶片SPAD值之间的关系，确定氮肥在每个季节的追施量。通过叶片SPAD值构建的氮肥推荐指标，通常都会有4-6个等级组成，每个等级的SPAD值及其对应的氮肥推荐量均为一个范围，有些指标的范围很大，在应用时容易产生较大偏差。同时，叶片SPAD值受干旱、温度等气象条件的影响显著，在作物不同生育期、不同年份间有显著变化；因此，采用叶片SPAD值进行氮肥推荐可能与作物的实际需求存在较大差异。为此，一些研究人员提出了相对SPAD值概念，它是指“当前”被测定植株叶片SPAD值和足量施用氮肥植株叶片SPAD值之比。P.Debaeke等(2006)发表在《JournalofPlantNutrition》的文章“RelationshipBetweentheNormalizedSPADIndexandtheNitrogenNutritionIndex:ApplicationtoDurumWheat”指出，叶片相对SPAD值去诊断小麦氮营养指数，在不同生育期和不同年度间没有显著差异。如果相对SPAD值和土壤供氮量或氮肥施用量的关系也不受生育期和年度气候变化的影响，采用叶片相对SPAD值进行施肥推荐的可靠性可大幅提高。然而，利用叶片相对SPAD值进行施肥推荐的方案目前还未见报道。
技术实现思路
本专利技术提供一种利用叶片相对SPAD值对作物进行氮肥推荐的方法，能够克服按照叶片SPAD值等级推荐氮肥适用量范围带来的误差、以及叶片SPAD值因受生育期和年度气候变化的影响导致推荐结果不准确的问题，对作物施用氮肥量进行精准推荐，满足作物对养分的动态需求。本专利技术采用的技术方案如下：一种利用叶片相对SPAD值对作物进行氮肥推荐的方法，其步骤包括：1)测定不同土壤供氮量条件下的作物产量，根据作物产量和土壤供氮量的关系计算使作物产量最大的最佳土壤供氮量；所述不同土壤供氮量条件是指通过设置一系列不同施氮水平的田间试验处理(小区)，使得土壤供氮量涵盖从供氮不足到过量的梯度水平；2)测定不同土壤供氮量条件下作物叶片的SPAD值，根据SPAD值计算相对SPAD值，进而得到相对SPAD值和土壤供氮量的关系模型；3)根据步骤1)所述最佳土壤供氮量以及步骤2)所述相对SPAD值和土壤供氮量的关系模型，确定作物达到最大产量所需的氮肥推荐量与叶片相对SPAD值的关系模型；4)测定待施氮肥的作物的SPAD值并计算相对SPAD值，根据步骤3)所述作物达到最大产量所需的氮肥推荐量与叶片相对SPAD值的关系模型，确定氮肥推荐量。进一步地，步骤1)所述土壤供氮量包括土壤矿质氮和氮肥用量。进一步地，步骤2)根据最佳土壤供氮量确定相对SPAD的阈值；步骤4)中待施氮肥的作物的相对SPAD值大于所述阈值时，不需追施氮肥，小于所述阈值时，需追施氮肥。进一步地，步骤4)用最佳土壤供氮量减去待施氮肥的作物的相对SPAD值所对应的土壤供氮量，即为所述氮肥推荐量。本专利技术的有益效果如下：本专利技术采用叶片相对SPAD值对作物施氮量进行推荐，叶片相对SPAD值和土壤供氮量的关系在不同生育期和不同年度间没有显著差异，能够克服按照叶片SPAD值等级推荐氮肥适用范围带来的误差、以及叶片SPAD值受生育期和年度气候变化的影响导致推荐结果不准确的问题，因此可提高施肥推荐可靠性；采用本专利技术的方法进行施肥推荐，能够精确匹配氮肥用量以满足作物的动态需求，提高作物产量和养分利用效率，减少资源浪费。附图说明图1是叶片SPAD值、相对SPAD值与小麦返青期土壤供氮量的关系曲线图。图2是小麦产量与小麦生长期土壤供氮量的关系曲线图。图3是相对SPAD值与小麦生长期土壤供氮量的关系曲线图。图4是施肥推荐用量与相对SPAD值的关系曲线图。具体实施方式下面通过具体实施例和附图，对本专利技术做进一步说明。一、定义：土壤供氮量＝土壤矿质氮(Nmin)+氮肥用量最佳土壤供氮量：小麦高产所需的土壤供氮量相对SPAD值：被测定植株叶片SPAD值和足量施氮植株叶片SPAD值之比。二、试验材料与方法：试验布置在中国农业科学院廊坊高科技试验园区，设置8个土壤供氮量处理，每个处理设置4个重复，共由32个试验小区组成。每个小区面积30平方米。各小区在秋季耕地时统一施入等量基肥。其中：氮肥施用量为30kgN/ha(不施氮小区除外)，品种为尿素；磷肥用量为80kgP2O5/ha，品种为普通过磷酸钙；钾肥用量为100kgK2O/ha，品种为氯化钾。说明：磷、钾肥用量在不同农田是可变的，以确保施入的磷钾肥量能满足小麦的需求即可。试验于2009年10月5日布置，2011年6月结束，共种植两季小麦，播量为300kg/ha。在2010年、2011年春季小麦返青之前，每个小区按S型选取3个点位，采集0-90cm土样。采用RQflex返射计和硝酸盐试纸测定土壤矿质氮(Nmin)含量，用烘干法计算土壤含水量。注：土壤矿质氮含量也可以用其它方法测定，如比色法、流动分析仪等。根据土壤Nmin量，分别在返青期、开花前期追施等量氮肥(尿素)，使得各处理土壤供氮量(0-90cm土壤Nmin和2次追肥用量之和)分别达到0、90、120、180、240、300、360、420kgN/ha。因2010年春季0-90cm土壤Nmin最小值为62kgN/ha，因此该年度土壤供氮量的最小值是62kgN/ha而非0kgN/ha。叶片SPAD值在小麦起身期、拔节期、开花后期测定。每个小区选择有代表性的20株小麦，测定最上部完全展开叶的叶片中部位置，测定时间为上午8-10点。小区叶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用叶片相对SPAD值对作物进行氮肥推荐的方法，其步骤包括：1)测定不同土壤供氮量条件下的作物产量，根据作物产量和土壤供氮量的关系计算使作物产量最大的最佳土壤供氮量；所述不同土壤供氮量条件是指通过设置一系列不同施氮水平的田间试验小区，使得土壤供氮量涵盖从供氮不足到过量的梯度水平；2)测定不同土壤供氮量条件下作物叶片的SPAD值，根据SPAD值计算相对SPAD值，进而得到相对SPAD值和土壤供氮量的关系模型；3)根据步骤1)所述最佳土壤供氮量以及步骤2)所述相对SPAD值和土壤供氮量的关系模型，确定作物达到最大产量所需的氮肥推荐量与叶片相对SPAD值的关系模型；4)测定待施氮肥的作物的SPAD值并计算相对SPAD值，根据步骤3)所述作物达到最大产量所需的氮肥推荐量与叶片相对SPAD值的关系模型，确定氮肥推荐量。

【技术特征摘要】
1.一种利用叶片相对SPAD值对作物进行氮肥推荐的方法，其步骤包括：1)测定不同土壤供氮量条件下的作物产量，根据作物产量和土壤供氮量的关系计算使作物产量最大的最佳土壤供氮量；所述不同土壤供氮量条件是指通过设置一系列不同施氮水平的田间试验小区，使得土壤供氮量涵盖从供氮不足到过量的梯度水平；2)测定不同土壤供氮量条件下作物叶片的SPAD值，根据SPAD值计算相对SPAD值，进而得到相对SPAD值和土壤供氮量的关系模型；3)根据步骤1)所述最佳土壤供氮量以及步骤2)所述相对SPAD值和土壤供氮量的关系模型，确定作物达到最大产量所需的氮肥推荐量与叶片相对SPAD值的关系模型；4)测定待施氮肥的作物的SPAD值并计算相对SPAD值，根据步骤3)所述作物达到最大产量所需的氮肥推荐量与叶片相对SPAD值的关系模型，确定氮肥推荐量。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)所述土壤供氮量包括土壤矿质氮和氮肥用量。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)根据最佳土壤供氮量确定相对SPAD的阈值；步骤4)中待施氮肥的作物的相对SPAD值大于所述阈值时，不需追施氮肥，小于所述阈值时，需追施氮肥。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)用最佳土壤...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳现录，史密舞，胡云才，冀宏杰，张怀志，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11