基于机载多光谱和SPAD的寒地粳稻氮素营养诊断研究

发布时间：2023-05-30 18:24

　　氮素过量或亏缺均会对水稻的生长发育、产量乃至品质产生影响。传统的氮素营养诊断方法需要破坏性采样,费时费力,而快速无损的氮素营养诊断已经成为精准农业研究的热点问题。黑龙江省是我国新兴稻作区,寒地气候条件下水稻生育和施肥规律具有特殊性。本研究以黑龙江省第一积温带两个水稻主栽品种为研究对象,开展了基于机载多光谱和SPAD的寒地水稻氮素营养诊断研究,利用无人机搭载多光谱相机和SPAD叶绿素计分别获取水稻关键生育时期的冠层光谱数据和SPAD读数,并同步获取叶片含氮量和干物质重,以及成熟期籽粒产量等农学参数,建立了基于叶片的寒地水稻临界氮浓度稀释曲线,构建了以临界氮浓度曲线为基础的SPAD指数和机载多光谱冠层归一化植被指数(NDVI)的氮素营养诊断模型,实现了田块和中小区域尺度的寒地水稻氮素无损营养诊断。主要研究结果如下:1.构建了黑龙江省第一积温带水稻主栽品种的临界氮浓度稀释模型。五优稻4号的临界氮浓度模型为Nc=1.96*LDM^-0.56,决定系数R²为0.87(p<0.01),均方根误差RMSE为0.31,标准均方根误差nRMSE为13.07...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：博士

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摘要 Abstract 第一章 文献综述
1.1 寒地水稻生产现状
1.2 作物临界氮浓度稀释模型的研究进展
1.3 作物氮营养指数的研究进展
1.4 作物氮素无损诊断的研究进展
    1.4.1 外观诊断法
    1.4.2 化学诊断法
    1.4.3 无损诊断技术
    1.4.4 光谱遥感技术
1.5 遥感平台在农业上的应用进展
1.6 本研究的目的意义
    1.6.1 目的意义
    1.6.2 拟解决关键问题
    1.6.3 研究内容
    1.6.4 技术路线 第二章 基于叶片寒地粳稻临界氮浓度稀释模型构建与验证
2.1 材料与方法
    2.1.1 试验地概况
    2.1.2 试验设计
    2.1.3 测定指标与方法
    2.1.4 模型构建与检验方法
2.2 结果与分析
    2.2.1 不同施氮水平对寒地水稻叶片干物质重的影响
    2.2.2 不同施氮水平对寒地水稻叶片含氮量的影响
    2.2.3 水稻叶片干物质临界氮浓度稀释曲线的建立
    2.2.4 叶片临界氮浓度稀释模型的验证
    2.2.5 不同施氮水平对水稻叶片氮营养指数的影响
    2.2.6 施氮水平对产量构成因素和产量的影响
2.3 本章小结 第三章 基于SPAD的水稻氮营养指数估算模型构建与验证
3.1 材料与方法
    3.1.1 试验地概况
    3.1.2 试验设计
    3.1.3 测定指标与方法
    3.1.4 模型构建与检验方法
3.2 结果与分析
    3.2.1 不同施氮水平水稻冠层不同叶位SPAD值关键生育时期变化规律
    3.2.2 不同水稻品种冠层叶片SPAD指标与叶片含氮量的相关分析
    3.2.3 不同水稻品种冠层叶片SPAD指标与氮营养指数的相关分析
    3.2.4 SPAD指数氮素诊断模型的建立
    3.2.5 SPAD指数氮素诊断模型的验证
3.3 本章小结 第四章 基于机载多光谱的水稻氮营养指数估算模型构建与验证
4.1 材料与方法
    4.1.1 试验地概况
    4.1.2 试验设计
    4.1.3 测试指标与方法
    4.1.4 模型的构建与检验方法
4.2 结果与分析
    4.2.1 不同施氮水平关键生育时期冠层NDVI变化规律
    4.2.2 不同施氮水平的寒地水稻氮素营养状况
    4.2.3 不同水稻品种冠层NDVI与氮素营养状况指标相关分析
    4.2.4 冠层NDVI与 NNI的氮素诊断模型建立
    4.2.5 冠层NDVI与 NNI的氮素诊断模型验证
4.3 本章小结 第五章 结论与讨论
5.1 结论
5.2 讨论
    5.2.1 临界氮浓度稀释曲线系数影响因素
    5.2.2 基于SPAD仪的寒地水稻氮素营养诊断
    5.2.3 基于无人机搭载多光谱相机的氮素营养诊断
    5.2.4 基于氮营养指数的追肥调控
5.3 本研究的创新点
5.4 本研究的不足及今后研究展望 参考文献 附录 致谢 攻读学位论文期间发表文章



本文编号：3824797