本公开涉及一种基于群体表型特征的氮素诊断变量追施方法。
背景技术：
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本公开的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
对于氮素追肥的施用，以往大多凭经验或用肉眼观察麦苗的长势长相。这种方法难以做到施肥与小麦对氮素需求的匹配。近年来，我国研究推广测土配方施肥，主要是依据土壤养分含量对肥料进行配方并推荐给农民，但对于氮素追肥的施用，缺乏诊断指标。
上世纪90年代以来，国际水稻研究所应用叶绿素快速测定仪(spad)和叶色卡(lcc)对水稻进行叶色诊断，发展了水稻实地氮肥管理技术。水稻实地氮肥管理技术在东南亚国家和我国水稻生产上示范应用取得了显著的增产与氮肥高效利用的效果。
近年来，杨建昌团队也发明了用lcc进行叶色诊断并指导氮素追肥施用的方法，为氮肥的追施提供了一种简单的方法。
但目前氮肥追施技术仍存在以下缺点：(1)目前的根据叶色诊断的氮素追施方法，一般以现有叶色卡肉眼进行观察比较，根据相近颜色差值进行差量肥料追施，但由于品种间叶片的叶色相差很大，所以难以针对每个品种进行氮肥施用的精准管理；(2)同时氮素缺乏时，氮素可以从老叶片转移到正在生长发育的新叶片，所以“根据同一植株不同叶片spad或者lcc差值判断植株氮素需求程度”并不精准，难以达到高产与氮肥高效利用的效果；(3)而且叶色的差值只能体现单株植株的营养状况，不能体现群体的需肥状况。
技术实现要素：
针对以上背景技术，本公开提供了一种在现有地块设定“氮素参比带”诊断的基础上，在小麦越冬期和拔节期通过测定与“氮素参比带”叶片spad或lcc测定值的相对值与叶面积指数(lai)测定值的相对值结合，以此作为诊断指标指导氮肥追施的方法。
具体的，本公开采用以下技术方案：
在本公开的第一个方面，一种评价小麦群体氮素丰缺情况的方法，该方法包括以下步骤：
在麦田区域中设置氮素参比带，氮素参比带区域的氮肥施肥量是目标产量需肥量的1.2～1.5倍，按照5：5基追比施用，使氮素参比带区域植株全生育期生长在氮肥丰盈的环境中；
待追施氮肥区域与氮素参比带区域的小麦叶色和叶面积差异可反映待追施氮肥区域小麦群体氮素的丰缺情况。
在本公开的第二个方面，提供一种基于群体表型特征的氮素诊断变量追施方法，该方法包括以下步骤：
在麦田区域中设置氮素参比带，氮素参比带区域的氮肥施肥量是目标产量需肥量的1.2～1.5倍，按照5：5基追比施用，使氮素参比带区域植株全生育期生长在氮肥丰盈的环境中；
在关键生育期(越冬期和拔节期)测定待追施氮肥区域的叶面色×叶面积指数和氮素参比带中的叶面色×叶面积指数的比值，根据该比值确定氮素追肥施用量。
与本发明人知晓的相关技术相比，本公开其中的一个技术方案具有如下有益效果：
(1)本公开的方法不受品种间叶色差异的局限，不受氮素在叶片间转移的影响，同时协调了群体和个体对氮素的需求，具有普遍的应用价值。
(2)发明人经过多年的研究和实际，在目标产量的基础上，以提高氮肥利用率为目标，发现施氮量与“待测的区域的叶面色×叶面积指数和氮素参比带中的叶面色×叶面积指数的比值”呈现相关关系，相关系数较高，据此可得到相关性线性方程，根据该线性方程，可准确计算出小麦追施施氮量，合理施氮，不仅能提高小麦的产量，而且还能提高氮肥的利用效率。
附图说明
构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是小麦越冬期施氮量线性方程。
图2是小麦拔节期施氮量线性方程。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，目前小麦的氮肥追施技术仍存在着一些问题，为了解决如上的技术问题，在本公开的一个典型的实施方式中，提供一种评价小麦群体氮素丰缺情况的方法，该方法包括以下步骤：
在小麦播种时期，在麦田区域中设置氮素参比带，氮素参比带区域的氮肥施肥量是目标产量需肥量的1.2～2.5倍，按照5：5基追施用，使氮素参比带区域植株全生育期生长在氮肥丰盈的环境中；
待追施氮肥区域与氮素参比带区域的小麦叶色和叶面积差异可反映待追施氮肥区域小麦群体氮素的丰缺情况。
本公开中，设置氮素参比带，氮素参比带区域的氮肥施肥量是目标产量需肥量的1.2～1.5倍(优选1.3倍)，按照5：5基追施用，此比例可确使氮素参比带作为氮肥丰盈的对照组，氮肥的施用比例过多或过少均不能实现。
本公开中，所述麦田区域为小麦种植区域。
在本公开的一个或多个实施方式中，在麦田区域中设置至少一块氮素参比带区域和至少一块待追施氮肥区域。
进一步的，在麦田区域中设置一块氮素参比带区域和若干块待追施氮肥区域，其中，所述氮素参比带区域的大小为(2.5～5)m×(2.5～5)m，每块待追施氮肥区域的大小与氮素参比带区域相同。
在本公开的一个或多个实施方式中，通过在关键生育期测定和比较分析两群体spad或lcc测定值的相对值和叶面积指数相对值[待追施氮肥群体spad或lcc测定值/氮素参比带spad或lcc测定值和待追施氮肥群体lai测定值/氮素参比带lai测定值]，具体的是：待追施氮肥区域的叶面色×叶面积指数和氮素参比带中的叶面色×叶面积指数的比值，若该比值小于1，则判断待追施氮肥区域小麦群体缺乏氮素。
小麦的一生中，在形态特征、生理特性等方面发生一系列变化，根据这些变化将小麦的一生划分为播种、出苗、分蘖、越冬、返青、起身、拔节、挑旗、抽穗、开花、灌浆、成熟十二个生育时期。
本发明人经过多年的研究和实践，所述关键生育期为越冬期和拔节期。经过本发明人的研究验证，小麦的产量水平对此这两个时期氮营养供应的反应非常敏感，若是合理施氮，可只在此两个关键生育期追施。
越冬期：日平均气温降到2℃左右，小麦植株基本停止生长的时期，11月底12月初。
拔节期：小麦的主茎第一节间离地面1.5～2cm，用手指捏小麦基部易碎发响，4月中上旬。
在本公开的一个或多个实施方式中，所述叶色可通过叶绿素测定仪或叶色卡进行测定，所述叶面积采用叶面积指数进行表征，叶面积指数(lai)由下式中求得：
叶面积用直尺测量每株各叶片的叶长(lij)和最大叶宽(bij)。
式中，n为第j株的总叶片数；m为测定株数；ρ种为种植密度。
在本公开的第二个典型的实施方式中，提供一种基于群体表型特征的氮素诊断变量追施方法，该方法包括以下步骤：
在小麦播种时期，在麦田区域中设置氮素参比带，氮素参比带区域的氮肥施肥量是目标产量需肥量的1.2～1.5倍，按照5：5基追比施用，使氮素参比带区域植株全生育期生长在氮肥丰盈的环境中；
在关键生育期(越冬期和拔节期)分别测定待追施氮肥区域的叶面色×叶面积指数和氮素参比带中的叶面色×叶面积指数的比值，根据该比值确定氮素追肥施用量。
在本公开的一个或一些实施方式中，针对济麦19，基肥占总施氮量比例的50％，越冬期的氮肥追施计算：y1＝-3.586x1 1.342，r＝0.998，y1为越冬期待测的区域的叶面色×叶面积指数和氮素参比带中的叶面色×叶面积指数的比值，x1为占总施氮量的比例，追施时间为小麦5叶期；拔节期的氮肥追施计算：y2＝-6.532x2 2.161，r＝0.996，y2为越冬期待测的区域的叶面色×叶面积指数和氮素参比带中的叶面色×叶面积指数的比值，x1为占总施氮量的比例，追施时间为小麦9叶期。
本公开提供的技术方案，氮素参比带(施足了氮肥)，叶片非常绿，而如果缺氮的话，植株的叶色就会很淡，这样的就是一个实时的。他们之间的比值就能表现出这个植株单株的这个单株的缺氮状况。而群体叶面积指数又可以体现群体的大小，这样来调节氮素的用量。本公开将叶面色和叶面积指数相结合，能够准确计算追施氮量，提高氮肥利用率。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本公开的技术方案。
实施例1
供试品种济麦19，2017年10月10日播种于济南济阳小麦试验田中，土壤为黄色壤土，土壤中全氮量为0.61g/kg，有机质含量为14.35g/kg，速效氮含量为32.30mg/kg，速效磷为48.97mg/kg，速效钾为40.56mg/kg。
机械条播，试验土地分成若干个3米*4米，其中一块区域设置为氮素参比带(对照组，n素丰富)，一块区域为对比组，对比组采用当地习惯施氮法，其他区域为试验组。对照组与其他区域的距离是50cm，每块区域行距为16cm，密度为180株/m2。于播种前施用磷肥(以p2o5计)110kg，钾肥(以k2o计)110kg。除上所述，对照组、对比组和试验组的其它的种植方法(如灌溉、病虫害防治等)保持一致，2018年6月28收获。
总施氮量确定：按照公式总施氮量(kg/hm2)＝(目标产量-氮空白区产量)×每生产1kg籽粒的吸氮量/氮肥当季利用率，确定总施氮量。目标产量7.72t/hm2，氮空白区产量为4.20t/hm2，每生产100kg籽粒的吸氮量为2.8kg，氮肥的当季利用率按照38％计算，得总施氮量＝(7720-4200)×0.028÷0.38≈259.4kg/hm2，对照组总施氮量＝259×1.3＝336.7kg/hm2。
测定项目和方法：
(1)lai值的测定：分别于小麦越冬期和拔节期随机以50株小麦植株为研究对象，用直尺测量每株各叶片的叶长(lij)和最大叶宽(bij)，叶面积指数(lai)由下式中求得：
式中，n为第j株的总叶片数；m为测定株数；ρ种为种植密度。
(2)spad值的测定：选择“lai值的测定”试验中的50株小麦植株，每次采样时间为上午9点左右，选取小麦植株所有完全展开的叶片，用保鲜袋装好，带至实验室测定不同关键生育期小麦叶片的spad值，取所有叶片的底部、中部和顶部的平均值。
(3)计算籽粒产量。
测定结果如表1～3所示：
表1对照组spad值、lai值和施肥量
表2越冬期和拔节期的spad值、lai值、施氮量和籽粒产量
表3对比组的施氮量和籽粒产量
发明人经过多年的研究和实际，在目标产量的基础上，以提高氮肥利用率为目标，发现施氮量与“待测的区域的叶面色×叶面积指数和氮素参比带中的叶面色×叶面积指数的比值”呈现相关关系，相关系数较高，根据同一时期的不同施氮量和待测的区域的叶面色×叶面积指数和氮素参比带中的叶面色×叶面积指数的比值，得到公式，y1＝-3.586x1 1.342，r＝0.998，x1为越冬期待测的区域的叶面色×叶面积指数和氮素参比带中的叶面色×叶面积指数的比值，线性范围为0.10～0.20，如图1所示。
拔节期：y2＝-6.532x2 2.161，r＝0.996，x2为越冬期待测的区域的叶面色×叶面积指数和氮素参比带中的叶面色×叶面积指数的比值，线性范围为0.18～0.25，如图2所示。
根据该公式，可准确计算得出关键生育期小麦施氮量，如表2和3所示，两者的籽粒产量和氮肥利用效率均差异显著，不仅能够提高小麦产量，而且提高氮肥利用效率。
上述实施例为本公开较佳的实施方式，但本公开的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本公开的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本公开的保护范围之内。
1.一种评价小麦群体氮素的丰缺情况的方法，其特征是，该方法包括以下步骤：
在麦田区域中设置氮素参比带，氮素参比带区域的氮肥施肥量是目标产量需肥量的1.2～1.5倍，按照5：5基追比施用，使氮素参比带区域植株全生育期生长在氮肥丰盈的环境中；
待追施氮肥区域与氮素参比带区域的小麦叶色和叶面积差异可反映待追施氮肥区域小麦群体氮素的丰缺情况。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是，在麦田区域中设置至少一块氮素参比带区域和至少一块待追施氮肥区域。
3.如权利要求2所述的方法，其特征是，在麦田区域中设置一块氮素参比带区域和若干块待追施氮肥区域，其中，所述氮素参比带区域的大小为(2.5～5)m×(2.5～5)m，每块待追施氮肥区域的大小与氮素参比带区域相同。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是，在氮素参比带区域的氮肥施肥量是目标产量需肥量的1.3倍，按照5：5基追比施用。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是，通过在关键生育期测定和比较分析两群体spad或lcc测定值的相对值和叶面积指数相对值[待追施氮肥群体spad或lcc测定值/氮素参比带spad或lcc测定值和待追施氮肥群体lai测定值/氮素参比带lai测定值]。
6.如权利要求5所述的方法，其特征是，具体的是：待追施氮肥区域的叶面色×叶面积指数和氮素参比带中的叶面色×叶面积指数的比值，若该比值小于1，则判断待追施氮肥区域小麦群体缺乏氮素。
7.如权利要求5所述的方法，其特征是，所述关键生育期为越冬期和拔节期。
8.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述叶色可通过叶绿素测定仪或叶色卡进行测定，所述叶面积采用叶面积指数进行表征。
9.一种基于群体表型特征的氮素诊断变量追施方法，其特征是，该方法包括以下步骤：
在麦田区域中设置氮素参比带，氮素参比带区域的氮肥施肥量是目标产量需肥量的1.2～1.5倍，按照5：5基追比施用，使氮素参比带区域植株全生育期生长在氮肥丰盈的环境中；
在越冬期和拔节期分别测定待追施氮肥区域的叶面色×叶面积指数和氮素参比带中的叶面色×叶面积指数的比值，根据该比值确定氮素追肥施用量。
10.如权利要求9所述的方法，其特征是，针对济麦19，基肥占总施氮量比例的50％，越冬期的氮肥追施计算：y1＝-3.586x1 1.342，r＝0.998，y1为越冬期待测的区域的叶面色×叶面积指数和氮素参比带中的叶面色×叶面积指数的比值，x1为占总施氮量的比例，追施时间为小麦5叶期；拔节期的氮肥追施计算：y2＝-6.532x2 2.161，r＝0.996，y2为越冬期待测的区域的叶面色×叶面积指数和氮素参比带中的叶面色×叶面积指数的比值，x1为占总施氮量的比例，追施时间为小麦9叶期。
技术总结