[發明專利]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

在審

• 申請號: 201610749938.2
• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN106941843A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 薛利紅;侯朋福;楊林章
• 申請（專利權）人: 江蘇省農業科學院
• 主分類號: A01C21/00
• 分類號: A01C21/00
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所43205
• 代理人: 許伯嚴

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(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R_NIR為近紅外波段的反射率，R_VIS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。