水稻冠层叶片氮素分布变化及氮营养状况快速诊断

【摘要】氮素是促进水稻生长发育最重要的营养元素之一,氮肥的合理施用有助于水稻产量增加、减少流失、降低生产成本和减轻环境污染。本研究利用快速、方便、非破坏性和低成本的SPAD(SoilPlantAnalysisDevelopment)仪诊断方法与传统的氮营养诊断方法相结合,通过分析二者之间回归关系及动态变化,尝试用快速、便捷的SPAD仪氮营养诊断技术取代传统的氮营养诊断方法。并为利用SPAD仪进行水稻氮营养诊断提供重要理论依据和实际指导,从而提高水稻氮肥利用率和产量。本试验在分析国内外文献基础上,通过2年的田间试验(6个施氮处理)及1年的网室试验(5个施氮处理),对水稻冠层叶片的SPAD值变化特征、分布规律及SPAD值变化的内外影响因素进行了研究,重点考察不同因子对SPAD值的影响及SPAD值与叶片氮浓度、氮营养指数(NNI)和叶绿素荧光参数之间的回归关系,得出的主要结论如下：1、水稻冠层叶片SPAD值在整个生育期内出现两次“升高降低”的交替变化趋势(对照区除外),随着施氮水平的提高,波动幅度变大。比较水稻冠层4张叶片SPAD值与叶片单位面积的氮浓度(Na)、单位质量的氮浓度(Nw)之间的相关性和SPAD值／比叶重(SLW)与Nw之间的相关性的大小,结果发现水稻冠层叶片SPAD值与N。之间的相关性>SPAD/SLW与Nw之间的相关性>SPAD值与Nw之间的相关性,且这三者之间的关系大小顺序不受水稻种植年份、品种、叶位和生育时期等因素的影响。此外,研究还发现水稻冠层叶片最适测定位点是距叶尖3/10处,整个生育期内的水稻冠层4张叶片SPAD值的平均值与水稻产量表现为二次回归曲线关系。2、两年的大田试验表明,水稻秀水63和杭43的临界氮浓度稀释曲线(秀水63：Nc=5.31W-0.5,杭43：Nc=5.38W-0.49)与sheehy(1998)的曲线(Nc=5.20W-052)相类似,W是干物质量,单位是Mgha-1。植株冠层4张叶片(L1,L2,L3,L4)的SPAD值与NNI之间的回归关系受生育期和叶位影响较大,冠层叶片L1、L2的SPAD值在分蘖期内与NNI之间的回归关系相对密切,L1和L2适合在分蘖期做植株氮营养诊断的理想指示叶；而在孕穗期和抽穗期,则分别是冠层叶片L3、L4更适合做植株氮营养诊断的理想指示叶。水稻孕穗期L4的SPAD值与产量之间回归关系表现较为密切(2011年R2L4=0.82**；2012年R2L4=0.72**),相对SPAD值(2011年R乙=0.92**；2012年R2L4=0.77**)、NNI(2011年R2L4=0.96**；2012年R2L4=0.8**)与相对产量之间的回归关系更加明显。3、通过对网室三个水稻品种(杭43、秀水09和中淅优1号)、5个施氮水平、三个重要的生育时期(分蘖、孕穗和抽穗)冠层叶片SPAD值、氮含量、叶绿素a/b、叶绿素荧光参数等生理指标的分析,结果表明：随施氮量的提高,叶片SPAD值、氮含量增大,叶绿素a/b下降,叶绿素荧光参数光系统Ⅱ最大量子产量(Fv/Fm)、光化学淬灭(qP)、光化学效率(ΦPSⅡ)先升高后趋于平稳,非光化学淬灭(NPQ)则先下降后趋于平稳。叶绿素a/b与叶片氮含量呈现负相关,其相关性受品种和生育时期的影响不显著(p>0.05)；而叶绿素a/b与SPAD值之间的线性关系受品种和生育时期影响较大。SPAD值与Fv/Fm之间呈线性回归关系,不同品种和生育时期之间0.8<R2<0.98。
【作者】杨虎；
【导师】杨京平；
【作者基本信息】浙江大学，生态学，2014，博士
【关键词】水稻；氮肥；SPAD值；冠层叶片；氮营养诊断；氮营养指数；叶绿素荧光；

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