[發(fā)明專利]一種作物氮素需求量實時獲取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811018705.0
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109211801B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王遠;施衛(wèi)明;王德建
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院南京土壤研究所
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N21/84;G01N21/64;G01N21/00;G01N33/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

本發(fā)明涉及一種作物氮素需求量實時獲取方法，針對傳統(tǒng)作物氮素需求量計算方法需要對作物進行破壞性取樣分析，工作量大，時效性較差的問題，通過建立作物氮素需求量與作物氮營養(yǎng)指數(shù)間的模型，將繁瑣的作物氮素需求量計算轉(zhuǎn)化為作物氮營養(yǎng)指數(shù)獲取，大大增加了作物氮素營養(yǎng)診斷的時效性；設(shè)計模型不僅具有較高的精度，還考慮了作物的生長時期差異和不同種植地區(qū)的氮肥利用率差異，具有較高的普適性；該模型的建立，可為作物精準氮肥管理提供指導，對氮肥減投與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種作物氮素需求量實時獲取方法，屬于作物氮素營養(yǎng)信息快速檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

氮肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中投入量最大的肥料，在中國東部地區(qū)，由于氮肥施用量過大，施肥方式不科學，農(nóng)田中施用的氮肥僅有不足30％能被作物吸收利用。對作物進行實時氮素營養(yǎng)診斷并定量分析其氮素需求，有助于制定合理的氮肥管理措施，提高氮肥利用率。

目前，在作物生長期間進行實時氮素營養(yǎng)診斷的研究有很多，如利用便攜式葉綠素儀，多光譜或高光譜設(shè)備，數(shù)碼相機等。這些研究建立了設(shè)備光譜參數(shù)與含氮量、地上部生物量、氮營養(yǎng)指數(shù)等指標間的關(guān)系，通過這些設(shè)備的測量可快速反演作物的含氮量、地上部生物質(zhì)量、氮營養(yǎng)指數(shù)等指標。但由于作物品種，測試的生育時期，氣候條件和栽培管理措施等存在差異，僅利用反演的這些指標很難準確判斷作物的氮素營養(yǎng)狀況，更無法準確計算出作物的氮素需求量。臨界氮濃度是指作物在某生長時期達到最大生物量所需的最低植株氮濃度，也是作物生長時的最佳氮濃度。將作物的臨界氮濃度作為氮素營養(yǎng)診斷的目標氮濃度，通過實際氮濃度與目標氮濃度的差值，可計算出作物的氮素需求量，但目前使用該方法需要對作物進行破壞性取樣分析，工作量大，時效性較差。因此，建立實時、快速診斷作物氮素營養(yǎng)狀況的方法，并計算作物的氮素需求量，對于科學有效的指導作物氮肥投入具有重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種作物氮素需求量實時獲取方法，能夠快速、準確估算出作物的氮素需求量，為作物精準氮肥管理提供指導。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：本發(fā)明設(shè)計了一種作物氮素需求量實時獲取方法，用于實時獲取目標地區(qū)中目標作物的氮素需求量，包括如下步驟：

步驟A.根據(jù)目標作物的臨界氮稀釋曲線、以及不同施氮水平下目標作物的地上部干物質(zhì)量DM，計算獲得不同施氮水平下、目標作物的臨界氮濃度值criticalN_c，然后進入步驟B；

步驟B.根據(jù)如下公式：

獲得不同施氮水平下、目標作物的氮素需求量NR；其中，N_c表示不同施氮水平下、目標作物地上部實際氮濃度；RE_N表示不同施氮水平下、目標作物的氮肥利用率，然后進入步驟C；

步驟C.獲得不同施氮水平下、目標作物的氮營養(yǎng)指數(shù)NNI，然后進入步驟D；

步驟D.按不同施氮水平下、目標作物的不同取樣時期，針對不同施氮水平下、目標作物的氮素需求量NR，以及不同施氮水平下、目標作物的氮營養(yǎng)指數(shù)NNI進行數(shù)據(jù)擬合，獲得不同施氮水平下、目標作物對應(yīng)不同取樣時期擬合方程如下：

NR＝S(1-NNI) (4)

即獲得不同施氮水平下、目標作物的氮素需求量NR與氮營養(yǎng)指數(shù)NNI間的關(guān)系；其中，S表示不同施氮水平下、目標作物對應(yīng)不同取樣時期擬合方程的系數(shù)，然后進入步驟E；

步驟E.以不同施氮水平下、目標作物每次取樣時的作物生長天數(shù)為x軸，該次取樣時、按步驟D所獲系數(shù)S為y軸，分別針對所有取樣時期的點(x，y)繪制散點圖，并對每次取樣時期、散點圖中的點進行線性回歸分析，求得線性回歸方程如下：

S＝a·GD-b (5)