[发明专利]基于氮平衡光谱法的小麦春季氮肥施用方法及其追氮量模型的构建方法

权利要求书

1.一种基于氮平衡光谱法的小麦春季追氮量模型的构建方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）小麦目标产量及增产系数确定

所述小麦目标产量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) ；

（2）氮肥空白区小麦光谱测定

决策点小麦全生育期不施氮肥的区域作为氮肥空白区，该区小麦在播种时仅仅不添加氮肥，而其他肥料和种植方式以及栽培措施均与相邻的待施肥调控田块一致；

先按常规方法分别采集氮肥空白区内的拔节期前后小麦冠层高光谱信息，再采用常规的五步平滑方法对光谱曲线进行平滑处理；

（3） 春季足量施氮区小麦光谱测定

依据决策点当地小麦前三年的平均产量与施氮量统计关系，通过拟合的抛物线二次函数求出获得小麦最高产量的全生育期优化施氮总量，按照该优化施氮总量全部作为底肥施用、春季不追氮肥方式种植的田块小麦为足量施氮区；

先按常规方法分别采集足量施氮区内的拔节期前后小麦冠层高光谱信息，再采用常规的五步平滑方法对光谱曲线进行平滑处理；

（4）筛选植被差异指数与优化施氮总量间的当量表达形式

基于地物光谱数据计算优化土壤调节植被指数OSAVI，所用波长为670 nm 和800 nm，计算公式为:

OSAVI = (1+0.16)×(R₈₀₀-R₆₇₀)∕(R₈₀₀+R₆₇₀+0.16)

其中：R₈₀₀和R₆₇₀分别为800 nm和670 nm的光谱反射率值；

根据上述公式计算足量施氮区与氮肥空白区的土壤调节植被指数，分别表示为OSAVI_t和OSAVI₀；

依据小麦拔节期前后植被长势差异值与目标产量优化施氮总量的显著相关性，获得单位苗情差值所需补氮当量K：

K=N_t-opt / (OSAVI_t−OSAVI₀)

其中，N_t-opt为小麦全生育期优化施氮总量，OSAVI_t为足量施氮区的土壤调节植被指数，OSAVI₀为氮肥空白区的土壤调节植被指数；

（5）构建追氮量模型

通过测定待施肥区小麦长势，计算其与足量施氮区长势的差异值，从而计算小麦待施肥区春季追氮量，构建小麦追氮量模型如下：

其中，α为增产系数，N_t-opt为小麦全生育期优化施氮总量，OSAVI_t为足量施氮区的土壤调节植被指数，OSAVI₀为氮肥空白区的土壤调节植被指数，OSAVI_s为春季待施肥区域的土壤调节植被指数。

2.一种基于氮平衡光谱法的小麦春季氮肥施用方法，其特征在于，包括下列步骤：

（A）信息采集

先按常规方法采集拔节期前后足量施氮区、氮肥空白区、待施肥区的小麦冠层群体的高光谱信息，再以常规的五步平滑方法对光谱曲线进行平滑处理，依照权利要求1的步骤（4）中土壤调节植被指数OSAVI的计算公式进行提取计算，得到足量施氮区小麦土壤调节植被指数OSAVI_t，氮肥空白区小麦土壤调节植被指数OSAVI₀，待施肥区的小麦土壤调节植被指数OSAVI_s；

（B）确定增产系数

确定小麦目标产量，根据目标产量与决策点前三年生态点高产田平均产量的比值减1，得到增产系数α：

α＝目标产量/前三年生态点高产田平均产量－1；

（C）确立目标产量的优化施氮总量

依据决策点拟合的前三年氮肥-产量二次曲线模拟算法求出的当地生态区小麦适宜氮肥用量，表示小麦正常生长结实获得较高籽粒产量时所需的由外界氮素补给量，即小麦目标产量的全生育期优化施氮总量N_t-opt：

Y=ax²+bx+c

这里Y为目标产量，x为总氮肥用量，a和b为系数，c为常数项；

由最优化方程求解得到N_t-opt，即N_t-opt = - b/2a；

（D）确立单位植被差异指数所需补氮当量

依据小麦拔节期前后植被长势差异值与目标产量优化施氮总量的显著相关性，获得单位苗情差值所需补氮当量K：

K=N_t-opt / (OSAVI_t−OSAVI₀)

其中，N_t-opt为小麦全生育期优化施氮总量，OSAVI_t为足量施氮区的土壤调节植被指数，OSAVI₀为氮肥空白区的土壤调节植被指数；

（E）计算追氮量

以待施肥区小麦氮肥追施量为因变量，拔节期前后足量施氮区与待施肥区光谱指数的差值为自变量，根据权利要求1中所构建的追氮量模型计算出待施肥区小麦追氮量：

追氮量N_a-opt=(1+α)*K*(OSAVI_t− OSAVI_s)

其中，α为增产系数，N_t-opt为小麦全生育期优化施氮总量，OSAVI_t为足量施氮区的土壤调节植被指数，OSAVI₀为氮肥空白区的土壤调节植被指数，OSAVI_s为春季待施肥区域的土壤调节植被指数。