《開放式水稻冠層氮素營養光譜回響機理及估算模型》是田永超為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：開放式水稻冠層氮素營養光譜回響機理及估算模型
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：田永超
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本研究針對水稻精確追肥管理對開放式水稻冠層氮素營養實時監測技術的迫切需求這一科學問題，綜合運用新興高光譜分析技術與定量建模方法，以不同類型水稻品種在不同氮素、密度和水分處理條件下的試驗為基礎，著重解析不同處理條件下水稻冠層高光譜反射率、氮素營養指標、冠層結構參數和植株水分狀況的時空變化模式，深入探討冠層結構、土壤和水層背景及植株水分狀況對水稻冠層反射光譜的影響機制，提出兼具較強機理性和通用性的開放式水稻冠層氮素營養的敏感光譜參數，構建具有較高精度和普適性的開放式水稻冠層氮素營養光譜估算模型，從而為水稻氮素營養的實時、精確診斷和追肥調控提供理論基礎與技術途徑。預期結果將有助於解決水稻生長狀況的精確診斷和定量追肥這一重要難點問題，對於水稻精確氮肥管理和高產優質高效生態安全生產具有重要的現實意義和良好的套用前景。
結題摘要
水稻追肥時，冠層一般未完全封行，處於開放式冠層狀態。因此，建立開放式水稻冠層氮素營養估測的最佳光譜指數及監測模型對於水稻生長診斷和精確管理有重要意義。本研究基於不同株型品種、施氮水平和種植密度的水稻田間試驗，在綜合考慮不同植被覆蓋度（VC）和葉面積指數（LAI）等冠層結構指標對冠層反射光譜影響的基礎上，研究了水稻冠層氮素營養指標的敏感高光譜指數及其相互定量關係。結果表明，由兩個綠光波段組成的比值光譜指數SR(R553, R537)、SR2(R770, R752)能較好地估測水稻氮含量和氮積累量，且受LAI和VC影響較小。獨立試驗數據檢驗結果表明，以SR(R 553, R 537)和SR2(R770, R752)為變數建立的水稻氮含量和氮積累量監測模型可用於開放式水稻冠層氮素營養的估測。另外，為消除土壤背景影響，本研究還研究了基於葉片的水稻葉層氮素營養監測方法。發現水稻冠層頂二葉(L2)和頂三葉(L3)的平均光譜(L23)是估測葉層氮含量的適宜葉位組合。其中綠光、紅邊窄波段比值指數SR(R780, R580)與葉層全氮含量的決定係數為0.89。從而在葉片水平, 確立了適於葉層全氮含量估測的基於綠光、紅邊與近紅外波段的比值組合。研究結果為開放式水稻冠層的氮素營養監測提供了技術途徑。 項目總體按計畫進行，確立了不同氮素營養類型品種和不同氮素水平組合條件下水稻冠層、不同葉位葉片的反射光譜時空變化模式、氮素相關指標積累和轉運的動態規律；研明了反射光譜、氮素營養在不同葉位葉片間的分布規律及其與開放式水稻冠層氮素營養參數之間的動態關係；構建基於葉片光譜的開放式水稻冠層氮素營養監測模型。研究明確了不同栽培條件下水稻冠層光譜反射率、氮素營養指標、植被覆蓋度、冠層結構參數的時空變化模式；在考慮水土背景影響的基礎上，提取了對水稻氮素營養參數敏感、而對冠層結構鈍感的關鍵光譜參數；進而構建了開放式水稻冠層氮素營養的光譜監測模型。發表核心期刊論文16篇，其中SCI/EI論文5篇；培養博士2名，碩士2名，獲得國家發明專利2項；鑑定成果1項。
