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一種基于土壤地力和冠層光譜的水稻高產診斷施氮肥方法.pdf

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一種 基于 土壤 地力 光譜 水稻 高產 診斷 氮肥 方法
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摘要
申請專利號:

CN201610749938.2

申請日:

20160826

公開號:

CN106941843A

公開日:

20170714

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01C21/00 主分類號: A01C21/00
申請人: 江蘇省農業科學院
發明人: 薛利紅,侯朋福,楊林章
地址: 210014 江蘇省南京市鐘靈街50號
優先權: CN201610749938A
專利代理機構: 長沙星耀專利事務所 代理人: 許伯嚴
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610749938.2

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法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種基于土壤地力和冠層光譜的水稻高產診斷施氮肥方法,它涉及農業高產施肥與面源污染控制技術領域。它包括基于土壤地力和目標產量的水稻合理施氮量確定、基于土壤地力的高產水稻氮素適宜前后期分配比例、基于土壤地力的基肥和蘗肥分配比例確定、基于水稻冠層光譜的氮素營養實時診斷方法以及相關參數的校準方法、基于水稻冠層NDVI的追肥用量計算方法以及穗肥的配套施用方法。本發明能夠提高水稻氮肥利用率,提高水稻產量,減少氮素損失造成的環境風險,達到精確施氮、提高肥料利用率、減少氮素損失、確保水稻高產穩產的目的。

權利要求書

1.一種基于土壤地力和冠層光譜的水稻高產診斷施氮肥方法,其特征在于,包括基于土壤地力和目標產量的水稻合理施氮量確定、基于土壤地力的高產水稻氮素適宜前后期分配比例、基于土壤地力的基肥和蘗肥分配比例確定、基于水稻冠層光譜的氮素營養實時診斷方法以及相關參數的校準方法、基于水稻冠層NDVI的追肥用量計算方法以及穗肥的配套施用方法:其中,第一步,首先公開了基于土壤地力和目標產量的水稻合理施氮量確定:即根據水稻高產目標產量(Y)和百公斤稻谷吸氮量(N)計算出水稻需氮量(GNU)(公式1),其中目標產量(Y)可設定為該區域同類品種的最高產量或者在平均產量的基礎上增加5%,百公斤稻谷吸氮量(N),常規粳稻取值為2.1,常規秈稻為1.8,雜交稻為1.7;第二步,公開了基于土壤地力的高產水稻氮素適宜前后期分配比例:太湖流域一季中稻地區,對于低地力土壤,前期(基肥與蘗肥)與后期(促花肥、穗肥和粒肥等)分配比例為6:4,中地力和高地力土壤,分配比例為5:5;雙季稻區前期與后期的適宜用肥比例以7:3為宜,其中,低地力土壤是指不施氮肥時水稻基礎產量低于正常施肥水稻產量的70%,或者土壤全氮含量低于1.5%,且有機質含量低于2.0%;第三步,公開了基于土壤地力的基肥和蘗肥分配比例的確定以及基蘗肥的施用方法:太湖流域一季中稻地區,對于低地力土壤,基肥的比例以占前期用肥的30-40%為宜,在田塊翻耕時深施下去,60-70%的前期用肥要在插秧后10-12天施用,以促進分蘗,為高產搭好豐產架子;對于中高地力土壤,基肥與蘗肥的分配比例對產量無顯著影響,不做具體限制;對于雙季稻區,基蘗肥的運籌比例統一按照3:7進行分配,即基肥占30%,蘗肥占70%;低地力土壤的定義如前所述;基肥施用在土地翻耕前均勻撒施,然后深耕(10-15厘米),使肥料深埋入地下,基肥推薦施用三元復合配方肥,氮磷鉀比例以1:0.4:1為宜;蘗肥推薦施用尿素,采用以水帶氮的方法,即水稻水層落干后,將肥料均勻撒施到田里,然后緩慢灌水,小水細流,使肥料隨水溶解后逐漸滲透到土壤里,肥料用量等于施氮量(F)除以肥料的含氮量;第四步,公開了基于水稻冠層光譜的氮素營養實時診斷方法以及相關參數的校準方法:采用目前市場上常用的冠層光譜儀(Greenseeker)或植被指數監測儀如NDVI儀,要求必須含有可見光區域(VIS:500-680nm)和近紅外光區域(NIR:710-1500nm)中的兩個波段,最好帶有主動光源;每塊稻田選擇5個能代表整個田塊長勢的點,離水稻冠層頂部1米高,垂直向下測定冠層反射光譜,每點測定5次,求平均值作為該點的光譜測定值,計算冠層NDVI(公式2);然后求多點平均的NDVI值作為該田塊的NDVI測定值;如果5個點測定值的變異系數超過10%,則需要增測3個點;其中R為近紅外波段的反射率,R為可見光波段的反射率;如果可見光區域和近紅外區域有多個波段,則取整個區域的平均反射率;然后,利用冠層NDVI,用公式(3)計算水稻目前氮積累量(PNU);PNU=a+b×exp(c×NDVI)(3)其中,a,b,c主要受水稻種植區以及品種特性的影響;對于太湖流域一季中稻,建議取值為28.11,1.82E-05和16.94;對于江西雙季稻區,早稻a,b,c建議取值為0,3.369和4.7891;如果有條件,可以對公式(3)中的參數進行校準后再進行診斷,以提高診斷精度;參數校準方法為選用當地水稻品種種植田塊5塊以上,分別測定冠層NDVI,并破壞性取樣3-5穴,烘干稱干重后計算群體生物量(W=每穴干重×密度,kg/ha),然后磨碎測定水稻植株氮含量Nc(%),計算水稻吸氮量(NU=W×Nc/100,kg/ha);在此基礎,將冠層NDVI和水稻吸氮量的數據利用公式(2)的函數關系進行擬合,若擬合方程的R在0.70以上,則表明校準成功,即可用新方程來進行水稻吸氮量的光譜診斷;如果擬合方程的R小于0.70,則需要增加取樣的田塊數,直至擬合方程的R大于0.70;第五步,公開了基于水稻冠層NDVI的追肥用量計算方法以及穗肥的配套施用方法:追肥用量(F,kg/ha)等于目標產量需氮量(GNU,kg/ha)減去當前作物需氮量(PNU,kg/ha)后除以肥料利用率(NUE),具體計算公式如公式(4);F=(GNU-PNU)/NUE(4)其中,氮肥利用率取值為0.65;具體施肥時仍需根據所采用的肥料種類折算成具體肥料用量,肥料用量等于需追氮量(F)除以肥料的含氮量,建議采用尿素,肥料含氮量為47%;穗肥的施用采用以水帶氮的方法,即水稻擱田期結束后,將肥料均勻撒施到田里,然后緩慢灌水,小水細流,使肥料隨水進入擱田產生的土壤細紋里,從而達到肥料深施的目的。

說明書

技術領域

本發明涉及的是農業高產施肥與面源污染控制技術領域,具體涉及一種基于土壤地力和冠層光譜的水稻高產診斷施氮肥方法。

背景技術

糧食生產離不開化肥的施用,目前我國農田化肥用量普遍過高,導致化肥利用率低下,化肥造成的面源污染現象突出。我國稻田單季氮肥用量平均為12公斤/畝,比世界平均用量高出65%左右;太湖流域部分高產田的單季氮肥用量更是高達18-22公斤/畝,其中氮肥利用率僅有30%-35%,大量化肥氮的使用不僅不利于水稻高產,還會污染地下水、使江河湖泊富營養化。為了防治農田化肥面源污染,中央政府明確提出,到2020年,在保證糧食安全的前提下要實現化肥零增長,這就要求我們必須兼顧高產和環境需求。因此,如何根據土壤地力和作物高產的養分需求進行因地因作物的精確施肥,從而提高氮肥利用率,確保高產,是目前亟待解決的一個技術問題。

而目前傳統的水稻高產施肥方法如測土配方施肥法多采用目標產量吸氮量減去土壤基礎供氮量或者無氮空白區作物吸氮量計算出合理施氮量,在此基礎上根據傳統的經驗分配基追比,往往基肥用量偏多。近年來發展起來的實地氮肥管理方法(SSNM)在此基礎上利用葉綠素儀(SPAD-502儀)或者葉色卡測定出來的葉片SPAD值或葉色對追肥用量進行調整,可有效避免氮肥的過多投入,但診斷精度受測定葉片、具體測定位置等的影響,需要測定多張葉片;此外具體追肥用量確定時并沒有考慮追肥時期對氮肥利用率的影響。因此,如何綜合考慮土壤地力對前期用肥比例的影響、追肥時期對氮肥利用率的影響、單葉測定對群體氮素診斷精度的影響,發展一種新的施肥方法是急需解決的問題。

發明內容

針對現有技術上存在的不足,本發明目的是在于提供一種基于土壤地力和冠層光譜的水稻高產診斷施氮肥方法,能夠提高水稻氮肥利用率,提高水稻產量,減少氮素損失造成的環境風險,達到精確施氮、提高肥料利用率、減少氮素損失、確保水稻高產穩產的目的。

為了實現上述目的,本發明是通過如下的技術方案來實現:一種基于土壤地力和冠層光譜的水稻高產診斷施氮肥方法,包括基于土壤地力和目標產量的水稻合理施氮量確定、基于土壤地力的高產水稻氮素適宜前后期分配比例、基于土壤地力的基肥和蘗肥分配比例確定、基于水稻冠層光譜的氮素營養實時診斷方法以及相關參數的校準方法、基于水稻冠層NDVI的追肥用量計算方法以及穗肥的配套施用方法:

其中,第一步,首先公開了基于土壤地力和目標產量的水稻合理施氮量確定:即根據水稻高產目標產量(Y)和百公斤稻谷吸氮量(N100)計算出水稻需氮量(GNU)(公式1),其中目標產量(Y)可設定為該區域同類品種的最高產量或者在平均產量的基礎上增加5%,百公斤稻谷吸氮量(N100),常規粳稻取值為2.1,常規秈稻為1.8,雜交稻為1.7。

第二步,公開了基于土壤地力的高產水稻氮素適宜前后期分配比例:太湖流域一季中稻地區,對于低地力土壤,前期(基肥與蘗肥)與后期(促花肥、穗肥和粒肥等)分配比例為6:4,中地力和高地力土壤,分配比例為5:5;雙季稻區前期與后期的適宜用肥比例以7:3為宜,其中,低地力土壤是指不施氮肥時水稻基礎產量低于正常施肥水稻產量的70%,或者土壤全氮含量低于1.5%,且有機質含量低于2.0%。

第三步,公開了基于土壤地力的基肥和蘗肥分配比例的確定以及基蘗肥的施用方法:太湖流域一季中稻地區,對于低地力土壤,基肥的比例以占前期用肥的30-40%為宜,在田塊翻耕時深施下去,60-70%的前期用肥要在插秧后10-12天施用,以促進分蘗,為高產搭好豐產架子;對于中高地力土壤,基肥與蘗肥的分配比例對產量無顯著影響,不做具體限制;對于雙季稻區,基蘗肥的運籌比例統一按照3:7進行分配,即基肥占30%,蘗肥占70%。低地力土壤的定義如前所述。基肥施用在土地翻耕前均勻撒施,然后深耕(10-15厘米),使肥料深埋入地下。基肥推薦施用三元復合配方肥,氮磷鉀比例以1:0.4:1為宜。蘗肥推薦施用尿素,采用以水帶氮的方法,即水稻水層落干后,將肥料均勻撒施到田里,然后緩慢灌水,小水細流,使肥料隨水溶解后逐漸滲透到土壤里。肥料用量等于施氮量(F)除以肥料的含氮量。

第四步,公開了基于水稻冠層光譜的氮素營養實時診斷方法以及相關參數的校準方法:采用目前市場上常用的冠層光譜儀(Greenseeker)或植被指數監測儀如NDVI儀,要求必須含有可見光區域(VIS:500-680nm)和近紅外光區域(NIR:710-1500nm)中的兩個波段,最好帶有主動光源。每塊稻田選擇5個能代表整個田塊長勢的點,離水稻冠層頂部1米高,垂直向下測定冠層反射光譜,每點測定5次,求平均值作為該點的光譜測定值,計算冠層NDVI(公式2);然后求多點平均的NDVI值作為該田塊的NDVI測定值。如果5個點測定值的變異系數超過10%,則需要增測3個點。

其中RNIR為近紅外波段的反射率,RVIS為可見光波段的反射率。如果可見光區域和近紅外區域有多個波段,則取整個區域的平均反射率。

然后,利用冠層NDVI,用公式(3)計算水稻目前氮積累量(PNU)。

PNU=a+b×exp(c×NDVI)

(3)

其中,a.b.c主要受水稻種植區以及品種特性的影響。對于太湖流域一季中稻,建議取值為28.11,1.82E-05和16.94;對于江西雙季稻區,早稻a,b,c建議取值為0,3.369和4.7891。如果有條件,可以對公式(3)中的參數進行校準后再進行診斷,以提高診斷精度。參數校準方法為選用當地水稻品種種植田塊5塊以上,分別測定冠層NDVI,并破壞性取樣3-5穴,烘干稱干重后計算群體生物量(W=每穴干重×密度,kg/ha),然后磨碎測定水稻植株氮含量Nc(%),計算水稻吸氮量(NU=W×Nc/100,kg/ha)。在此基礎,將冠層NDVI和水稻吸氮量的數據利用公式(2)的函數關系進行擬合,若擬合方程的R2在0.70以上,則表明校準成功,即可用新方程來進行水稻吸氮量的光譜診斷。如果擬合方程的R2小于0.70,則需要增加取樣的田塊數,直至擬合方程的R2大于0.70。

第五步,公開了基于水稻冠層NDVI的追肥用量計算方法以及穗肥的配套施用方法:追肥用量(F,kg/ha)等于目標產量需氮量(GNU,kg/ha)減去當前作物需氮量(PNU,kg/ha)后除以肥料利用率(NUE),具體計算公式如公式(4)。

F=(GNU-PNU)/NUE

(4)

其中,氮肥利用率取值為0.65。具體施肥時仍需根據所采用的肥料種類折算成具體肥料用量,肥料用量等于需追氮量(F)除以肥料的含氮量,建議采用尿素,肥料含氮量為47%。穗肥的施用采用以水帶氮的方法,即水稻擱田期結束后,將肥料均勻撒施到田里,然后緩慢灌水,小水細流,使肥料隨水進入擱田產生的土壤細紋里,從而達到肥料深施的目的。

本發明的有益效果:操作簡便,而且可以針對每一個田塊進行區別化施肥,真正做到因田按需施肥,減少氮肥用量,提高肥料利用率,減少氮素損失造成的面源污染風險,還能保證持續高產穩產,具有良好的經濟效益和社會環境效益。

(1)以不犧牲土壤地力為前提,保證水稻高產的可持續,因此,水稻高產需氮量的計算中不需要減去土壤基礎供氮量部分,簡便了計算,克服了以往土壤基礎供氮量數據難以準確獲取等問題。

(2)根據土壤地力對水稻生育期內的運籌進行調整,使得供肥曲線能符合不同土壤條件下水稻的高產需氮曲線,從而能在保證高產的基礎上減少施氮量,減少氮素損失。

(3)利用作物長勢反映出來的冠層光譜指數來診斷施肥,真正實現了按苗按需施肥,可有效避免施肥不足造成的產量偏低或施肥過多造成的肥料浪費等問題,確保水稻高產穩產。

(4)穗肥的氮肥利用率采用0.65,穗肥計算中肥料利用率的取值考慮了氮肥施用時間對氮肥利用率的影響,不會造成施肥量偏高的現象。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式來詳細說明本發明;

圖1為本發明實施例4的對比效果圖。

具體實施方式

為使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解,下面結合具體實施方式,進一步闡述本發明。

參照圖1,本具體實施方式采用以下技術方案:一種基于土壤地力和冠層光譜的水稻高產診斷施氮肥方法,包括基于土壤地力和目標產量的水稻合理施氮量確定、基于土壤地力的高產水稻氮素適宜前后期分配比例、基于土壤地力的基肥和蘗肥分配比例確定以及基蘗肥的施用方法、基于水稻冠層光譜的氮素營養實時診斷方法以及相關參數的校準方法、基于水稻冠層NDVI的追肥用量計算方法以及穗肥的配套施用方法:

其中,第一步,首先公開了基于土壤地力和目標產量的水稻合理施氮量確定:即根據水稻高產目標產量(Y)和百公斤稻谷吸氮量(N100)計算出水稻需氮量(GNU)(公式1),其中目標產量(Y)可設定為該區域同類品種的最高產量或者在平均產量的基礎上增加5%,百公斤稻谷吸氮量(N100),常規粳稻取值為2.1,常規秈稻為1.8,雜交稻為1.7。

為了水稻高產的可持續,氮肥管理應該以不犧牲土壤地力為前提,即不額外從土壤中帶走養分,因此,水稻高產需氮量沒有減去土壤基礎供氮量部分,簡便了計算。

第二步,公開了基于土壤地力的高產水稻氮素適宜前后期分配比例:太湖流域一季中稻地區,對于低地力土壤,前期(基肥與蘗肥)與后期(促花肥、穗肥和粒肥等)分配比例為6:4,中地力和高地力土壤,分配比例為5:5;雙季稻區前期與后期的適宜用肥比例以7:3為宜,其中,低地力土壤是指不施氮肥時水稻基礎產量低于正常施肥水稻產量的70%,或者土壤全氮含量低于1.5%,且有機質含量低于2.0%。

第三步,公開了基于土壤地力的基肥和蘗肥分配比例的確定以及基蘗肥的施用方法:太湖流域一季中稻地區,對于低地力土壤,基肥的比例以占前期用肥的30-40%為宜,在田塊翻耕時深施下去,60-70%的前期用肥要在插秧后10-12天施用,以促進分蘗,為高產搭好豐產架子;對于中高地力土壤,基肥與蘗肥的分配比例對產量無顯著影響,不做具體限制;對于雙季稻區,基蘗肥的運籌比例統一按照3:7進行分配,即基肥占30%,蘗肥占70%;低地力土壤的定義如前所述。基肥施用在土地翻耕前均勻撒施,然后深耕(10-15厘米),使肥料深埋入地下。基肥推薦施用三元復合配方肥,氮磷鉀比例以1:0.4:1為宜。蘗肥推薦施用尿素,采用以水帶氮的方法,即水稻水層落干后,將肥料均勻撒施到田里,然后緩慢灌水,小水細流,使肥料隨水溶解后逐漸滲透到土壤里。肥料用量等于施氮量(F)除以肥料的含氮量。

根據土壤地力水平優化了前后期用肥的分配比例以及基肥和蘗肥之間的分配比例,使供肥曲線更符合高產水稻的需氮曲線,從而能在保證高產的基礎上減少施氮量,減少氮素損失。

第四步,公開了基于水稻冠層光譜的氮素營養實時診斷方法以及相關參數的校準方法:采用目前市場上常用的冠層光譜儀(Greenseeker)或植被指數監測儀如NDVI儀,要求必須含有可見光區域(VIS:500-680nm)和近紅外光區域(NIR:710-1500nm)中的兩個波段,最好帶有主動光源。每塊稻田選擇5個能代表整個田塊長勢的點,離水稻冠層頂部1米高,垂直向下測定冠層反射光譜,每點測定5次,求平均值作為該點的光譜測定值,計算冠層NDVI(公式2);然后求多點平均的NDVI值作為該田塊的NDVI測定值。如果5個點測定值的變異系數超過10%,則需要增測3個點。

其中RNIR為近紅外波段的反射率,RVIS為可見光波段的反射率。如果可見光區域和近紅外區域有多個波段,則取整個區域的平均反射率。

然后,利用冠層NDVI,用公式(3)計算水稻目前氮積累量(PNU)。

PNU=a+b×exp(c×NDVI)

(3)

其中,a.b.c主要受水稻種植區以及品種特性的影響。對于太湖流域一季中稻,建議取值為28.11,1.82E-05和16.94;對于江西雙季稻區,早稻a,b,c建議取值為0,3.369和4.7891。如果有條件,可以對公式(3)中的參數進行校準后再進行診斷,以提高診斷精度。參數校準方法為選用當地水稻品種種植田塊5塊以上,分別測定冠層NDVI,并破壞性取樣3-5穴,烘干稱干重后計算群體生物量(W=每穴干重×密度,kg/ha),然后磨碎測定水稻植株氮含量Nc(%),計算水稻吸氮量(NU=W×Nc/100,kg/ha)。在此基礎,將冠層NDVI和水稻吸氮量的數據利用公式(2)的函數關系進行擬合,若擬合方程的R2在0.70以上,則表明校準成功,即可用新方程來進行水稻吸氮量的光譜診斷。如果擬合方程的R2小于0.70,則需要增加取樣的田塊數,直至擬合方程的R2大于0.70。

根據作物的實時長勢對水稻的氮素營養狀況進行診斷,然后推薦目標產量精確計算穗肥用量,真正實現按需施肥,可有效避免施肥不足造成的產量偏低或施肥過多造成的肥料浪費等問題,確保水稻高產穩產。

第五步,公開了基于水稻冠層NDVI的追肥用量計算方法以及穗肥的配套施用方法:追肥用量(F,kg/ha)等于目標產量需氮量(GNU,kg/ha)減去當前作物需氮量(PNU,kg/ha)后除以肥料利用率(NUE),具體計算公式如公式(4)。

F=(GNU-PNU)/NUE

(4)

其中,氮肥利用率取值為0.65。具體施肥時仍需根據所采用的肥料種類折算成具體肥料用量,肥料用量等于需追氮量(F)除以肥料的含氮量,建議采用尿素,肥料含氮量為47%。穗肥的施用采用以水帶氮的方法,即水稻擱田期結束后,將肥料均勻撒施到田里,然后緩慢灌水,小水細流,使肥料隨水進入擱田產生的土壤細紋里,從而達到肥料深施的目的。

穗肥計算中肥料利用率的取值考了氮肥施用時間對氮肥利用率的影響,穗肥的氮肥利用率采用0.65。而傳統氮肥推薦中氮肥利用率采用的整個生育期水稻的整體氮肥利用率,多取值為0.45或0.50,沒考慮到氮肥施用時間對氮肥利用率的影響。而同位素15N試驗表明,穗肥的氮肥利用率可達65%以上,因此,傳統的氮肥推薦方法可能會造成施肥量偏高的現象。

綜上,本具體實施方式與傳統的測土配方推薦施肥方法相比,操作相對更加簡便,而且可以針對每一個田塊進行區別化施肥,真正做到因田按需施肥,可減少氮肥用量,提高肥料利用率,減少氮素損失造成的面源污染風險,避免施肥不足或施肥過多造成的產量影響,還能保證持續高產穩產,具有良好的經濟效益和社會環境效益,具備廣闊的市場應用前景。

本具體實施方式分別在江西雙季稻區的鷹潭余江以及太湖流域的江蘇省宜興市周鐵鎮進行了大田的驗證,實施例重點考察其對水稻氮肥用量、水稻生長指標(LAI和干物重)、水稻產量及其構成、氮肥利用率以及成本效益等的影響,用以檢驗本發明的基于土壤地力和冠層光譜的水稻診斷施肥方法的效果。

實施例1:本實施例選在鷹潭余江的水稻早稻田進行實施,屬于江西雙季稻區,早稻供試品種為常規早稻中早33,栽插密度為16.7cm×33.3cm,農戶施肥處理為對照,其施氮量為240kg/ha,基肥、蘗肥和穗肥的比例分別為30%、40%和30%。

供試土壤為第四紀紅色黏土發育的水稻土,耕層土壤有機質含量31.50g·kg-1,全氮、全磷和全鉀養分含量分別為1.66、0.35和30.32g·kg-1,速效氮、速效磷和速效鉀養分含量分別為144.93、9.77和和108.14mg·kg-1。

光譜診斷施肥處理根據本發明方法進行實施,首先根據目標產量Y計算需氮量N。目標產量根據當地多年產量進行判定,多年平均產量為7500kg/ha,判定目標產量為7500×1.10=8250kg/ha,因此需氮量就等于8250/100×1.80=148.5kg/ha。

本實施例中土壤地力屬于高地力水平,基肥氮施用量為45kg/ha。分蘗肥和穗肥均采用光譜診斷法即公式(4)來確定。分蘗肥和穗肥期分別測定水稻冠層NDVI,采用Greenseeker光譜儀,實測分蘗期和孕穗期田塊的NDVI值分別為0.187和0.789,經過公式計算,診斷追肥量分別為110.6kg/ha和59.8kg/ha。整個生育期施氮量為215.4kg/ha,比傳統施肥處理低25kg/ha,減少化肥氮投入10.4%,最終水稻產量為8352kg/ha,高于傳統施肥處理的8175kg/ha,增產2.16%;氮肥利用率提高了2個百分點,凈收益增加425元/ha,增收6%。

實施例2:本實施例選在鷹潭余江的水稻早稻田進行實施,屬于江西雙季稻區,早稻供試品種為常規早稻中早33,栽插密度為13.3cm×30cm,農戶施肥處理為對照,其施氮量為185kg/ha,基肥、蘗肥和穗肥的比例分別為30%、40%和30%。

供試土壤為第四紀紅色黏土發育的水稻土,耕層土壤有機質含量31.50g·kg-1,全氮、全磷和全鉀養分含量分別為1.66、0.35和30.32g·kg-1,速效氮、速效磷和速效鉀養分含量分別為144.93、9.77和和108.14mg·kg-1。

光譜診斷施肥處理根據本發明方法進行實施,首先根據目標產量Y計算需氮量N。目標產量根據當地多年產量進行判定,多年平均產量為7000kg/ha,判定目標產量為7700kg/ha。因此需氮量就等于8250/100×1.80=148.5kg/ha。

本實施例中土壤地力屬于高地力水平,基肥氮施用量為45kg/ha,和傳統推薦施肥相同,分蘗肥和穗肥均采用光譜診斷法即公式(4)來確定。分蘗肥和穗肥期分別測定水稻冠層NDVI,采用Greenseeker光譜儀,實測分蘗期和孕穗期田塊的NDVI值分別為0.296和0.808,經過公式計算,診斷追肥量分別為96.8kg/ha和42.9kg/ha。整個生育期施氮量為184.7kg/ha,比傳統施肥處理低55.3kg/ha,減少化肥氮投入23%,最終水稻產量為9031kg/ha,與傳統施肥處理持平;氮肥利用率提高了4個百分點,凈收益增加210元/ha。

實施例3:本實施例選在鷹潭余江的水稻早稻田進行實施,選擇2個田塊,每個田塊中間一分為二,一半農戶施肥,一半光譜診斷施肥,早稻供試品種為常規早秈稻中選181,栽插密度為13.3cm×30cm,農戶施肥處理為對照,其施氮量為185kg/ha,基肥、蘗肥和穗肥的比例分別為30%、40%和30%。

供試土壤為第四紀紅色黏土發育的水稻土,耕層土壤有機質含量31.50g·kg-1,全氮、全磷和全鉀養分含量分別為1.66、0.35和30.32g·kg-1,速效氮、速效磷和速效鉀養分含量分別為144.93、9.77和和108.14mg·kg-1。

光譜診斷施肥處理根據本發明方法進行實施,首先根據目標產量Y計算需氮量N。目標產量根據當地多年產量進行判定,多年平均產量為7300kg/ha,判定目標產量為8000kg/ha。本實施例中基肥氮施用量為37.5kg/ha,蘗肥氮用量為97.5kg/ha,同農戶施肥水平。穗肥采用光譜診斷法進行推薦,穗肥期采用Greenseeker光譜儀測定水稻冠層NDVI,實測NDVI值為0.296和0.808,經過公式計算,診斷追肥量分別為31.2kg/ha和46.2kg/ha。整個生育期兩個田塊施氮量分別為166.2kg/ha和181.2kg/ha,比農戶對照減少化肥氮投入10.2%和2.1%,最終水稻產量分別為7770kg/ha和7943kg/ha,而農戶對照施肥產量分別為7350kg/ha和7365kg/ha,增產7.2%和7.8%。氮肥農學利用率分別提高28.7%和23.1%,凈收益增加19%和23%。

實施例4:本實施例選在鷹潭余江縣鄧家埠的水稻晚稻田進行實施。供試品種為秈稻農香98。設2個栽插密度,分別為13.3cm×30cm(D1)和10.0cm×26.7cm(D2),兩個氮肥處理:傳統推薦施肥處理和光譜診斷施肥處理,P、K肥用量各處理相同,P肥用鈣鎂磷肥,用量為純P2O597.5kg/hm2;K肥用氯化鉀,用量為純K2O 156kg/hm2。P肥全部基施,K肥分3次施用(基肥30%,蘗肥40%,穗肥30%)。各小區間做埂覆膜,單排單灌,防止串肥;其他管理措施同當地高產栽培方案。傳統施肥處理總施氮量為195kg/ha,基肥、蘗肥和穗肥分別為45、110和40kg/ha。

本實施例晚稻不同處理各時期氮肥用量見表1

表1晚稻不同處理各時期氮肥用量(kg/ha)

供試土壤為第四紀紅色黏土發育的水稻土,耕層土壤有機質27.60g kg-1,全氮、全磷和全鉀含量分別為1.56、0.36和27.96g/kg,速效氮、速效磷和速效鉀含量分別為129.12、8.82和52.50mg/kg。

光譜診斷施肥處理根據本發明方法進行實施,首先根據目標產量Y計算需氮量N。目標產量根據當地多年產量進行判定,多年平均產量為7300kg/ha,判定目標產量為8000kg/ha。本實施例中光譜診斷施肥處理基肥氮施用量為45kg/ha,同傳統推薦施肥處理。蘗肥和穗肥采用光譜診斷法進行推薦。蘗肥期和穗肥期采用Greenseeker光譜儀測定水稻冠層NDVI,分蘗期實測NDVI值為0.296和0.808,經過公式計算,診斷追肥量分別為31.2kg/ha和46.2kg/ha。整個生育期兩個田塊施氮量分別為166.2kg/ha和181.2kg/ha,比農戶對照減少化肥氮投入10.2%和2.1%,最終水稻產量分別為7770kg/ha和7943kg/ha,而農戶對照施肥產量分別為7350kg/ha和7365kg/ha,增產7.2%和7.8%,氮肥農學利用率分別提高28.7%和23.1%,凈收益增加19%和23%,其效果圖見圖1。

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解,本發明不受上述實施例的限制,上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理,在不脫離本發明精神和范圍的前提下,本發明還會有各種變化和改進,這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。

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