[发明专利]一种基于植物氮肥施用量优化的栽培方法

说明书

技术领域

本发明属于氮肥施用量研究、水培装置的技术领域，尤其涉及一种基于植物氮肥施用量优化的栽培方法。

背景技术

精细农业是现代农业的发展趋势，精细化的按需施肥是精细农业的重要组成部分。目前田间的施肥作业大多过量施肥，造成了环境污染、资源浪费等诸多问题，研究植物的按需施肥对现代农业的发展及自然环境的保护有重要意义。氮素是构成植物众多有机质中的一种重要元素，如何准确确定植物所需氮肥量对精细化的按需施肥有重大意义，同时也是当前精细农业领域的研究热点。

例如，申请公布号CN101743798A的专利申请提供了一种用于确定小麦精确施用氮肥用量的方法，该方法是：氮肥用量由施氮量＝输出-土壤氮素表观矿化量-环境养分投入氮量-秸秆还田带入氮量-种子带入氮量-播前1米土层硝态氮；其中输出包括：作物吸氮量、收获后土壤硝态氮残留安全量以及土壤氮素损失；收获后土壤硝态氮残留安全量由对播种地大量土壤1米土层取样分析得出。该发明根据氮素输入与输出土壤植物系统的数量应相平衡，来确定氮肥用量，从而达到精确施用氮肥，提高作物产量和氮素吸收利用。

植物水培技术多用于植物工厂等领域，国内还鲜有将水培技术应用于优化植物氮肥施用量的实验栽培系统。目前对植物氮肥施量的研究多采用传统实验室方法，该方法的时间、物质成本均较高。尽管有光谱检测、图像检测等快速检测植物氮肥实用量的方法，但都由于较高的成本、误差难以推广。本发明的基于植物氮肥施用量优化的温控栽培系统和方法，对快速、准确、以较低的成本研究植物的氮肥施用量有重要意义，为精细农业领域的按需施肥提供有力支撑。

发明内容

本发明提供了一种基于植物氮肥施用量优化的温控栽培方法，该栽培系统结构简单，成本较低，容易推广应用，且能够实现较高准度的氮素检测；该实验方法设置若干个梯度的氮肥施用量分别进行实验，根据随着氮肥施用量的增加植物体内氮素含量的变化确定优化的植物氮肥施用量。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种基于植物氮肥施用量优化的栽培方法，所述的栽培方法基于一栽培装置，所述的栽培装置包括支架，所述支架的上部设有营养液箱，中部设有栽培箱，下部设有回收箱；所述的栽培箱通过进液管与营养液箱连通，回收箱通过出液管与栽培箱连通，且栽培箱内盛放陶粒砂，并设有向栽培箱中充氧的给氧装置和营养液高度定量装置；

其中，植物氮肥施用量优化的步骤如下：

1)准备N₁₅标记氮素含量依次增加的多组营养液；

2)将其中一组营养液注入储液箱，利用营养液对各栽培箱种的植物进行培养，并定时对营养液充氧和更新；

3)待植物生长至特定时间或生长期时，测得剩余和残留的营养液中的氮素质量a，陶粒砂吸收的氮素质量b，植株内的氮素质量c，计算对植物施用氮肥中总的氮素质量m，m＝a+b+c；

4)依次应用剩余的各组不同氮素含量营养液，重复步骤2)和步骤3)，得到各组营养液对应的a、b、c和m，通过比较分析确定植物氮肥施用量。

其中，所述的支架呈三级台阶型，台阶上由高至低依次放置所述的营养液箱、栽培箱和回收箱，营养液在自身重力作用下可输入栽培箱，并排出至回收箱内，结构简单，维护和运行成本较低。

其中，所述的栽培箱外设有金属网罩，金属网罩用来防止鸟类等飞禽对植物造成伤害，网孔应小于鸟类等常见飞禽的体型大小，以充分保护植物的生长。

另外，为保证植物的健康生长，所述的支架放置在栽培室内，用于放置鸟类等飞禽对植物造成伤害。

同时，所述的栽培室由PC阳光板制成，顶部设有通风天窗。

PC阳光板具有透明度高、质轻、抗冲击、隔音、隔热、难燃、抗老化等特点，保证植物可正常进行光合作用，利于保持物质生长所需的适宜温度，并设置通风天窗，方便简易栽培室的通风换气。

其中，所述的栽培室内安装有温度调节器，可以使简易栽培室内的温度保持在较为适宜植物生长的水平上。

本发明中，所述的给氧装置包括充气机和连接充气机且端部伸入栽培箱的输气管；所述的营养液高度定量装置为由栽培箱侧面向上弯曲延伸的弧形透明管。

充气机和输气管可以补充栽培箱内营养液中的氧气，弧形透明管用来观察栽培箱内的营养液是否到达其上限位置，对培养液的添加和更新提供定量依据。

其中，所述的培养土为陶粒砂，陶粒砂不吸收水和营养液中的其他任何成分，也不会被营养液溶解，避免导致氮肥的损耗，影响测量数据的准确性。