[发明专利]一种基于氮素光谱指数法的水稻追氮调控方法

说明书

技术领域

本发明属于作物栽培管理技术领域，涉及一种基于氮素光谱指数法的水稻追氮调控方法。

背景技术

快速获取作物生长信息并进行精确诊断和动态调控管理是精确农业体系中的关键技术之一。植物氮积累量能直接反映植株生长和发育状况，因此快速估测水稻植株氮积累量不仅有助于实现作物氮肥的精确管理和科学运筹，而且有助于实现优质、高产、高效、生态和安全的生产目标。

长期以来，水稻植株氮积累量的测定一直依赖于人工破坏性取样和化学分析，其缺陷是耗时、费力、危险性较高且不经济。近年来，基于光谱分析方法的植株生化组分估测由于无损、快速、准确等优点而被广泛应用。另外已有的氮肥施用研究多为整个生育期氮肥用量指导，而对关键生育期如水稻穗肥的施用缺乏量化认识，部分已有的追氮调控方法多基于土壤养分测试来指导施肥，工作量大，时效性较差。另外，大部分研究和应用中，氮肥利用率等参数被设为定值，过于笼统，使氮肥用量计算值不准确。因此，建立实时、快速准确地水稻植株氮积累量的光谱监测技术，进而建立基于氮素光谱指数法的水稻追氮调控方法，对于科学有效的指导水稻氮肥投入具有重要的现实意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出一种基于氮素光谱指数法的水稻追氮调控方法，该方法可以快速、准确地估测出水稻植株氮积累量，并基于水稻目标需氮量、土壤供氮量来精确指导水稻氮肥投入。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于氮素光谱指数法的水稻追氮调控方法，通过采集样品光谱数据无损估算植株实时氮积累量，并对中后期氮肥利用率定量模拟，然后基于养分平衡原理，在综合考虑水稻目标产量需氮量、生育中后期的土壤供氮量、产量潜力以及中后期氮肥利用率和光谱估算的植株实时氮积累量基础上，按照如下公式(1)得到水稻中后期氮肥施用量：

水稻中后期氮肥施用量＝[(目标产量需氮量-植株实时氮积累量)-中后期土壤供氮量]/中后期氮肥利用率                                           (1)。

其中，所述的水稻目标产量需氮量通过如下方法获得：先根据水稻产量目标模型确定目标产量，然后根据百公斤籽粒需氮量算法求得百公斤籽粒需氮量，进而求出水稻目标产量需氮量；计算公式如下：

目标产量需氮量＝目标产量×百公斤籽粒需氮量/100                             (2)。

所述的目标产量可以根据决策点前三年生态点高产田平均产量和增产系数来确定：

目标产量＝前三年生态点高产田平均产量×(1+增产系数)                         (3)。

所述的百公斤籽粒需氮量算法计算步骤为先确定高产条件下的百公斤籽粒需氮量，然后根据目标产量影响因子和品种类型影响因子，求得百公斤籽粒需氮量，公式如下：

百公斤籽粒需氮量＝高产百公斤籽粒需氮量×min(目标产量影响因子，1)-品种类型影响因子                                                                             (4)，

目标产量影响因子＝α×目标产量/生态点最高产量+β                           (5)，

其中高产百公斤籽粒需氮量，通过当地高产条件下的历史数据获得；品种类型影响因子，对水稻来说籼稻取0.2，粳稻取0，杂交稻取-0.1；α、β分别为0.4773、0.50。

所述植株实时氮积累量可以根据拔节期水稻冠层获得差值植被指数无损估算求得，计算公式如式(6)所示，拔节期水稻冠层差值植被指数DVI可以通过公式(7)求得：

植株氮积累量＝129.98×DVI(760，710)^1.5293                                   (6)，

DVI(760，710)＝R₇₆₀-R₇₁₀                                                    (7)，

其中，R₇₆₀和R₇₁₀分别为拔节期水稻冠层Cropscan 760nm和710nm的光谱反射率，光谱测试采用光谱仪测定，测试时探头垂直于冠层1m，每小区测试5点取平均值作为该小区光谱反射率值。