江西双季稻氮素监测诊断模型的建立与应用

李艳大¹曹中盛¹孙滨峰¹叶春¹舒时富¹黄俊宝¹王康军¹田永超²

1. 江西省农业科学院农业工程研究所/江西省智能农机装备工程研究中心/江西省农业信息化工程技术研究中心 2. 南京农业大学/国家信息农业工程技术中心

摘要：建立基于光谱仪的江西双季稻氮素监测诊断模型,可指导氮肥精确施用,达到双季稻丰产、提质、增效的目的。本研究开展了不同早、晚稻品种与氮素水平的小区试验,采用GreenSeeker光谱仪和作物生长监测诊断仪（CGMD）于分蘖期和拔节期测定了早、晚稻冠层光谱植被指数和植株氮积累量,建立了双季稻植株氮积累量光谱监测模型,并采用独立的田间试验数据对模型进行检验。利用双季稻丰产栽培经验及建立的氮素光谱诊断模型,对双季稻分蘖肥和穗肥施氮量进行定量推荐。结果表明:双季稻氮肥施用关键期（分蘖期和拔节期）基于两种光谱仪的光谱植被指数与植株氮积累量均呈显著正相关,分蘖期和拔节期的模型预测效果比生长前期模型好。基于GreenSeeker光谱仪的归一化差值植被指数(NDVI_{（780,660）})的指数方程可较好地预测植株氮积累量,模型决定系数（R²）为0.92～0.94,模型检验的均方根误差（RMSE）、相对均方根误差（RRMSE）和相关系数（r）分别为3.09～5.96 kg·hm^-2、5.8%～18.5%和0.92～0.98;基于CGMD光谱仪的差值植被指数(DVI_{（810,720）})的线性方程可较好地预测植株氮积累量,R²为0.90～0.93,模型检验的RMSE、RRMSE和r分别为3.71～6.33 kg·hm^-2、11.7%～14.3%和0.93～0.96。基于CGMD光谱仪的模型推荐的施氮量高于基于GreenSeeker光谱仪的模型推荐的施氮量;模型生成的精确施氮方案较传统农户方案减少施氮量5.5 kg·hm^-2,氮肥农学利用率提高0.8%,纯收益提高128元·hm^-2。用双季稻氮素光谱诊断方法指导施肥能在增产的同时,降低成本,增加纯收益,对科学指导双季稻生产具有重要意义。

关键词：

光谱仪; 双季稻; 植被指数; 监测诊断; 植株氮积累量; 模型;

基金资助：

国家重点研发计划项目（2016YFD0300608）；国家青年拔尖人才支持计划项目；江西省科技计划项目（20182BCB22015,20161BBI90012,20192BBF60052）；江西省“双千计划”项目和江西省“远航工程”项目资助~~；