[发明专利]基于高光谱的小麦氮肥生理利用率估测模型构建及不同氮效率小麦品种分类

说明书

本发明公开了一种基于高光谱的小麦氮肥生理利用率估测模型构建及不同氮效率小麦品种分类，旨在解决无法快速、准确的监测小麦氮肥生理利用率的技术问题。模型的构建方法为：计算氮肥生理利用率；于小麦开花期测量小麦冠层光谱反射值；以光谱参数NDVI(FD767,FD511)为自变量与所述小麦氮肥生理利用率进行线性方程回归分析建模，即得。区分不同氮效率品种方法为：基于光谱估测模型估算氮素生理利用效率，结合计算的范围确定小麦品种类型；或，于小麦开花期测量待分类的小麦冠层光谱反射值，计算光谱参数NDVI(FD767,FD511)值进行分类。本发明为不同氮效率小麦品种识别及氮肥合理运筹提供理论依据和技术支撑。

技术领域

本发明涉及农业生产技术领域，具体涉及基于高光谱的小麦氮肥生理利用率估测模型构建及不同氮效率小麦品种分类。

背景技术

小麦是我国主要的三大粮食作物之一，氮素是植物生长过程中所需的重要大量元素，是作物产量及品质形成的重要营养元素。由于不同小麦品种的多样化的遗传特性，其对氮素的吸收利用、叶片结构等特性也不相同，从而导致各小麦品种的氮肥利用率存在着差异。

Cox等研究结果表明，基因型及环境因素的共同作用是引起不同小麦品种氮效率差异的主要因素。孙传范等认为同一氮水平下，氮效率受基因型的影响较大。上述研究表明不同氮效率小麦品种间的氮效率具有一定差异，之后学者们从不同角度对不同氮效率小麦品种进行了分类。如王小纯等根据产量和氮肥生理利用率等指标将29个小麦品种划分为高氮高效型、高氮低效型、低氮高效和低氮低效型四种类型；何文寿等根据籽粒产量、氮积累量、氮运转速率和经济利用效率等指标将6个小麦品种划分为高速高效、低速中效和中速低效等三种类型；王永华等根据产量、氮效率和氮响应度等指标将20个品种划分为高效弱响应、低效弱响应和低效强响应四种类型。

不同氮效率小麦品种的基因型差异导致对氮素的吸收、利用、转运也是不一致的，氮效率易受到氮素吸收、NR活性及氮运输能力等多种因素的影响。梁太波等研究表明，根系活力是不同氮效率烟草品种间氮素积累和吸收效率有明显差异的主要因素。屈佳伟等的研究结果表明，氮高效玉米品种的氮素吸收效率、氮肥利用率显著高于氮低效品种。张锡洲等研究表明，在低氮条件下，氮高效利用的品种优势更明显。熊淑萍等研究表明，氮高效品种具有较高的根系活力、氮素转运、籽粒分配能力和根冠比，能够促进其对氮素的吸收和利用。

传统方法计算不同小麦品种的氮肥利用率需要测定较多农学参数，程序繁琐，费时费力且时效性不强。差减法计算氮肥利用率数值低还不稳定，且忽视了大气沉降氮和其他方式的氮输入；¹⁵N示踪法测定的氮肥利用率仅包括作物吸收的失踪氮肥，没有包含因施肥交换出土壤原有氮素成分，导致差减法和¹⁵N示踪法测定的氮肥利用率结果存在不一致的问题。

因此，如何快速、准确的监测小麦氮肥利用率以区分不同氮效率小麦品种，进而科学合理的进行氮肥运筹，成为当前亟待解决的重要问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于高光谱的小麦氮肥生理利用率估测模型构建构建方法，及依据其估测模型对不同氮效率小麦品种进行鉴定、分类的方法，以期解决现有技术无法快速、准确的监测小麦氮肥生理利用率的问题，进而提供一种能够快速区分或鉴定不同氮效率小麦品种的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

建立基于高光谱的小麦氮肥生理利用率估测模型，包括以下步骤：

（1）获取小麦氮肥生理利用率

依常规方法设置小麦氮肥试验，检测获取对应的农学参数，并按下式计算小麦氮肥生理利用率：

氮肥生理利用率=（施氮区产量-不施氮区产量）/（施氮区地上部植株氮素累积量-不施氮区地上部植株氮素累积量；

（2）获取光谱参数NDVI(FD767,FD511)