基于冬油菜氮素营养无损检测的施肥方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于农作物营养诊断与施肥技术领域，具体涉及一种冬油菜氮素营养无损 检测的施肥方法。
【背景技术】
[0002] 氮素是作物生长发育和产量形成的必需元素之一，随着我国氮肥用量的不断增 加，其相对较低的养分利用率对环境产生了诸多不良影响。快速、准确地氮素营养检测对协 调作物氮素需求与土壤氮素供应在时间和空间上的同步与匹配，降低土壤一作物系统中的 氮素损失以及实现作物高产高效具有重要意义。传统的氮素营养检测多以实验室化学分析 为主，该方法在样品的采集、测定以及数据分析等方面需耗费大量的人力、物力，且费用较 高，指导施肥存在时间滞后的问题，不利于推广应用，因此生产上迫切需要便捷、无损的氮 素营养检测技术。叶绿素计SPAD(soilplantanalysisdevelopment,简称SPAD,表示叶 绿素的相对含量）通过测量叶片在550?675nm波长范围内的透光系数（或反射系数）来 确定叶片中叶绿素的相对数量而估测作物氮素营养状况，可以快速反映作物叶片叶绿素含 量及含氮量、预测作物产量并用于指导追肥，具有操作简便，快捷，非破坏性等优点，近年来 在棉花、小麦、玉米和水稻等多种农作物上得到广泛应用。
[0003] 油菜作为一种重要的油料作物，其氮素营养水平的精确检测，对提高植株氮素营 养调控及氮肥效率意义重大。叶片作为油菜主要的光合器官，其光合能力的强弱与叶片氮 (N)素及叶绿素含量的高低关系密切且因油菜生育时期、叶位不同而产生较大差异，并最终 以"绿色度"SPAD值的形式表现出来。本发明通过测试油菜生育期内不同叶位及叶片不同 部位SPAD值的变化，确定油菜氮素营养检测的最佳叶位及位点。通过建立油菜全生育期籽 粒产量效应曲线，建立基于临界值产量临界SPAD值的冬油菜氮素营养无损检测方法，进而 应用到油菜的科学施肥方法中。
【发明内容】
[0004] 本发明目的在于克服现有技术存在的缺陷与不足，提供了一种基于冬油菜氮素营 养无损检测的施肥方法，本发明是基于油菜敏感叶位叶绿素相对含量（SPAD值）的氮素营 养无损、快捷检测进而进行科学施肥的方法。其特征包括：选择油菜关键生育期和时间测 试叶片SPAD值，确定氮素营养检测的敏感叶位与叶片部位、建立临界叶片SPAD值检测方 法，利用获得的检测数值进行氮肥实时追施等，本发明能较准确评估和检测油菜氮素营养 丰缺水平，与传统的实验室化学分析方法相比，本发明的方法实时、快捷，是一种非破坏性 检测油菜氮素营养状况和施肥方法。
[0005] 具体地，本发明是通过以下技术方案实现的：
[0006] 一种基于冬油菜氮素营养无损检测的施肥方法，包括下列步骤：
[0007] A、确立油菜氮素营养检测敏感叶位和叶片部位
[0008] (1)测定材料的种植：选用植株高大、分枝数多、角果数多、熟期适中的甘蓝型油 菜品种（例如"双低即低芥酸，低硫代葡萄糖苷品种，但是是本阿明不限于此）作为试验用 的油菜材料，在中国长江流域的冬油菜产区于9月下旬播种、育苗，10月下旬（播种后约一 个月）移栽，移栽密度为7500株/667平方米；第二年5月份收获种子；
[0009] (2)甘蓝型油菜叶片SPAD值测试方法：分别于甘蓝型油菜越冬期（植株出现约 6-10片完全展开叶）、蕾薹期和开花期，选择天气晴朗上午9:00-11:00(例如中国北京时 间），选取30株与本小区甘蓝型油菜长势一致的植株，采用叶绿素仪（或简称SPAD仪，例 如日本美能达（Minolta)公司生产的便携式SPAD-502型叶绿素仪，但本发明的实施不限于 此），沿主茎自上而下测其顶1叶、顶2叶、顶3叶、顶4叶、顶5叶和顶6叶的SPAD值。同 时对上述各叶位叶片，从叶片基部开始根据叶片长度每1/3将其分为基部、中部和顶部，测 试其SPAD值，同一小区内测定结果取平均值；
[0010] (3)确定甘蓝型冬油菜敏感叶位与叶片部位：通过分析油菜主茎不同叶位及叶片 不同部位SPAD值与叶绿素含量、叶片氮含量和植株全氮含量相关性，确立敏感叶位和位 点。确定并选择油菜植株主茎顶4片完全展开叶的中部为叶绿素仪检测油菜氮素营养状况 的最佳测试叶位和位点。
[0011] B、建立油菜关键生育期临界叶片SPAD值及氮肥实时追施模型
[0012] (1)建立肥效方程，对油菜全生育期不同施氮水平总的氮肥效应采用一元二次方 程进行拟合，并对该式求偏导，得出最高产量及对应氮肥用量；
[0013] (2)求出各关键生育期临界叶片SPAD值，以上述甘蓝型油菜最高产量的90%作为 临界值产量，根据"SPAD-产量"线性关系函数，确定甘蓝型油菜不同生育期临界叶片SPAD 值；
[0014] (3)构建追肥模型，通过建立各生育期"氮肥用量-SPAD"线性关系函数，求出基于 敏感叶片部位SPAD值的氮肥实时追施模型；
[0015] (4)最后，根据所构建氮肥追施模型以及各生育期临界SPAD值，计算出甘蓝型油 菜不同生育期SPAD值变动一格氮肥实时追施量。在实际应用时，通过测试甘蓝型油菜各关 键时期敏感叶片SPAD值，若测定值高于临界SPAD值，则不需要补充氮肥；若测定值低于临 界SPAD值，则研判需要补充氮肥，即通过追肥方式提供氮肥。
[0016] 本发明具有以下优点：
[0017] 1、本发明成本低，效率高。较传统的植株氮素营养检测方法（通过田间取样、实验 室化学分析和测试等）相比，叶绿素相对含量（SPAD值）具有成本低廉、测试快速和结果精 准等优点，可极大提尚工作效率。
[0018] 2、本发明操作简便，是一种非破坏性的作物营养诊断和检测方法。与传统实验室 化学分析方法相比，本发明简单易学，对农作物没有破坏性，不影响植株正常生长发育。
[0019] 3、本发明的检测方法准确，便于推广应用。该仪器通过测量叶片在550?675nm 波长间的透光系数来确定叶绿素相对数量继而估测农作物氮素营养水平，精度较高，使用 方便。
【附图说明】
[0020] 图1 :是冬油菜不同生育期叶片SPAD值测试部位参照图。
【具体实施方式】
[0021] 实施例1冬油菜氮素营养检测及氮肥实时追施模型构建
[0022] 以下图1的举例仅用于说明和解释本发明，但不用来限制本发明的保护范围。
[0023] 选择在生产上具有代表性推广品种例如甘蓝型油菜推广品种"双低"品种"华油杂 9号"为例（本发明的实施不限于该品种）说明本发明的检测方法与实施步骤。
[0024] (1)在中国的长江流域的冬油菜区域，于每年的9月下旬（本实施例为2012年9 月27日）将甘蓝型油菜"华油杂9号"种子播种于苗床，于11月6日移栽，定植密度为7500 株/667平方米。共设5个氮肥处理，分别施纯氮0、90、180、270和360kg/hm2,磷、钾肥按 P20590kg/hm2、K20 120kg/hm2施人，夕卜方口石朋月巴（十水石朋砂或商品石朋月巴）15kg/hm2。^^、憐、钟矛口 硼肥品种分别为尿素（含纯N46% )、过磷酸钙（含P20512% )、氯化钾（含K2O60% )和十水 硼砂（含B10. 7%)，均作基肥一次性施用。小区面积为20.Om2(长X宽=10.OmX2.Om)， 3次重复，随机区组排列。
[0025] (2)分别于甘蓝型油菜六叶期（例如2013年1月23日）、十叶期（2013年2月14 日）、蕾薹期（2013年3月4日）和开花期（2013年3月11日）每天上午9 :00-11 :00(中 国北京时间），采用日本美能达公司生产的便携式SPAD-502型叶绿素仪，选取30株与本 小区甘蓝型油菜长势一致的甘蓝型油菜植株，沿主茎自上而下测其顶1叶、顶2叶、顶3叶、 顶4叶、顶5叶和顶6叶SPAD值。同时对上述各叶位叶片，从叶片基部开始根据叶片长度 每1/3将其分为基部、中部和顶部，测其SPAD值，同一小区内测定结果取平均值（取样设置 方法见图1)。
[0026] 在SPAD值测试基础上，从30个甘蓝型油菜植株中选取5株，摘取其中上述各叶位 叶片并立即保鲜（例如贮藏在4度冰箱的冷藏室中），沿主脉取一半叶片，用打孔器在叶片 上打样，测其叶绿素含量。同时另一半叶片测其叶片含氮量，并计算植株全氮含量。分析上 述各叶位及叶片部位SPAD值与叶绿素含量、叶片含氮量和植株全氮含量相关性，选取相关 性较好且表现稳定（变异系数较低）作为应用SPAD仪检测油菜氮素营养状况的敏感叶位， 即顶4片完全展开叶中部。
[0027] (3)根据成熟期不同氮肥水平下产量数据，构建"氮肥用量-产量"抛物线方程：y =-0. 024x2+12. 138X+1418. 120 (R2= 0. 997 **)，式中：y为甘蓝型油菜籽粒产量；X为氮肥用 量；R2为两者拟合的决定系数；**表示两者拟合程度达到极显著水平。对该式求偏导，得到 最高理论籽粒产量为2952kg/hm2,对应的施氮量为253kg/hm2。
[0028] (4)以最高产量（2952kg/hm2)的90% (2657kg/hm2)作为临界值产量，构建上述各 生育期顶4叶中部"SPAD-产量"线性回归方程，并将临界值产量代入该方程，求得六叶期、 十叶期、蕾薹期和花期临界SPAD值分别为43. 4、49. 5、50. 0和54. 6。
[0029] (5)进一步构建不同生育期氮肥用量与顶4叶中部SPAD线性关系函数。并假设上 述线性关系求出的各生育期测定SPAD值前一次氮肥水平简称Nfer，全生育期总的施氮量 为253kg/hm2,则各生育期氮肥追施量的公式1为：
[0030] Nd= 253-Nfer式中，Nd为各生育期氮肥追施量，Nfer为各生育期SPAD值测试前 一次氮肥水平。
[0031] 由上述各生育期敏感叶位SPAD值与Nfer之间具有如下线性回归关系的公式2 为：
[0032] SPAD = aNfer+b式中，a为系数，b为截距