《水稻冠層葉片氮素分布數值分析及氮營養診斷模式研究》是依託浙江大學，由楊京平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水稻冠層葉片氮素分布數值分析及氮營養診斷模式研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：楊京平
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
課題基於水稻單張葉片氮含量的動態變化和整個冠層氮的分布特徵，研究不同施氮情況下水稻在不同生育期內，葉片年齡、光照強度和水稻吸收氮速率的動態變化以及氮在水稻葉片、莖稈和穗之間分配的變化對水稻冠層氮的分布所產生的影響，並據此建立水稻冠層氮素分布模型，並通過比較上、下葉片的單位面積氮含量指標特徵來診斷作物氮營養水平。項目通過環境條件控制的實驗，研究外在環境因素和內在生理因子葉齡等相關因素對單張葉片氮含量的時空動態影響，穗作為氮庫對定位葉片氮含量動態的變化，並分析整個冠層的動態分布。基於整個冠層的水平，根據氮素最適宜分布的理論，利用系統動力學軟體Vensim，藉助前期研究的結果，建立在不同氮營養與光照水平下，水稻冠層氮分布動態變化的複合模型，並通過大田的實驗數據進行模型的校準與驗證。最終，根據冠層氮分布的特點，建立氮營養水平-冠層氮分布特徵-氮肥精確調控模式。
結題摘要
氮素是作物生長發育重要的營養元素，對水稻氮素營養及氮素分布進行診斷，既利於水稻生長，又可降低氮素流失及水污染風險。本研究藉助SPAD快速診斷、探討水稻冠層N分布變化同N素供應、光照等外界因子的關係；水稻葉片N吸收、SPAD值的動態變化和葉片年齡、葉位等內在因子之間的關係，從而獲得水稻冠層葉片N分布的特徵，並利用Vensim模擬不同氮水平下冠層N的數值分布模式，以指導稻田水稻氮營養的診斷。四年的研究結果總結分析如下： (1)水稻的SPAD值表現出兩個較為顯著的“升高-降低”的過程。在水稻分櫱期、孕穗期、抽穗期的不同葉位4張完全展開葉的SPAD值與單位葉質量氮含量(Nw)相關性R2隨生長時期推移而升高；在同一時期水稻冠層下位的頂三葉、頂四葉（L3、L4）的SPAD值與Nw的相關性要大於上位葉L1、L2。 （2）光照及施氮水平對葉片SPAD及氮素含量的影響表明，遮陰後使分櫱期、孕穗期、抽穗期的葉片SPAD值下降。遮陰導致水稻L1、L2葉的SPAD值相對下位葉更低，葉片的SPAD值與施氮量及葉片氮素含量的變化垂直分布規律較為一致，因此在弱光照下也可利用SPAD值進行氮素營養狀況的診斷。 （3）水稻冠層葉片SPAD值和水稻氮素營養指數（NNI）動態分析結果表明，水稻臨界氮濃度擬合的表達式為Nc=(4.29-5.38)W^(-0.5-0.6)。兩個品種在225及300kg N/hm2施肥量下，NNI指數基本上在1.0（最適宜）甚至超過1.0，表明水稻的氮養分充足。水稻冠層不同葉位的SPAD值與NNI之間的線性回歸關係雖受年際間的變化影響，但SPAD與NNI之間有良好的相關性。主莖L1、L2葉片的SPAD值與NNI的回歸關係在年際間變化較大，而L3、L4則相對變化較小。可套用L3、L4的SPAD值對水稻的NNI進行實時評估。 （4）水稻三個品種在5種施肥量下的葉片氮素含量、葉綠素a/b、SPAD值的測定分析表明，隨施氮量的增加水稻冠層葉片氮含量和SPAD值呈現逐漸遞增的趨勢，Chl a/b值則表現出下降的趨勢。水稻冠層葉片SPAD值與Fv/Fm在不同施氮水平下，呈現顯著的正相關關係。 （5）建立的以Vensim編寫的系統動力學模型，初步的模擬結果表明在第二次施肥階段的模擬結果與實際的誤差為12.2%，而第一次施肥後的對應SPAD、葉片氮含量等模擬結果不夠理想，誤差為23.6%。
