基于BP神经网络和概率神经网络的水稻图像氮素营养诊断   总被引：3，自引：1，他引：2  

周琼  杨红云  杨珺  孙玉婷  孙爱珍  杨文姬 《植物营养与肥料学报》2019,25(1):134-141

【目的】实现图像氮素营养诊断需要关键指标的确定和建立快速处理海量图像数据的模型。本研究筛选了水稻氮素营养诊断的敏感时期和部位,优化了图像处理技术参数,并比较了BP神经网络和概率神经网络两种建模方法对养分诊断的可靠性,为利用计算机视觉虚拟技术快速精准判断作物生长营养状况、反演生长过程提供思路和方法。【方法】本研究以超级杂交稻‘两优培九’为试验对象进行了田间试验。设置4个施氮(N)水平:0、210、300、390 kg/hm^2。在水稻幼穗分化期及齐穗期,扫描获取水稻顶一叶、顶二叶、顶三叶叶片、叶鞘图像数据,共1920组。通过图像处理技术,获取19项水稻特征指标。分别应用BP神经网络和概率神经网络对19项水稻特征指标进行水稻氮素营养诊断识别,并对诊断指标进行了优化和标准化。比较了两个建模方法的灵敏性。【结果】1)幼穗分化期水稻的整体识别准确率均高于齐穗期水稻的整体识别准确率;三个部位叶片的图像数据,以顶三叶最为可靠;2) BP神经网络对幼穗分化期及齐穗期水稻19项特征指标进行氮素营养诊断的整体识别准确率均高于概率神经网络。其中BP神经网络对幼穗分化期顶三叶特征指标进行水稻氮素营养诊断识别的准确率最高达90%。概率神经网络对幼穗分化期顶二叶、顶三叶特征指标进行水稻氮素营养诊断识别的准确率最高达82%。【结论】幼穗分化期水稻顶3叶叶片特征最具区分度,易于进行氮素营养诊断识别,可作为氮素营养诊断的有效时期和部位。叶片的6项RGB、HSI颜色空间分量组合最能体现其氮素营养状况。识别效果以BP神经网络好于概率神经网络方法,其整体识别准确率达90%。  相似文献   

基于RAdam卷积神经网络的水稻生育期图像识别     

徐建鹏  王杰  徐祥  琚书存 《农业工程学报》2021,37(8):143-150

为了解决现阶段水稻发育期信息的获取主要依靠人工观测的效率低、主观性强等问题,该研究提出一种基于Rectified Adam(RAdam)优化器的ResNet50卷积神经网络图像识别方法,开展水稻关键生育期的自动识别。连续2a对12块试验田的水稻物候特征进行持续自动拍摄,对采集的水稻图像进行预处理,得到水稻各发育期分类图像数据集;采用ExG因子和大津法(Otsu)算法相结合的方法对水稻图像分割,减小稻田背景干扰;对比分析了VGG16、VGG19、ResNet50和Inception v3四种模型下水稻生育期图像分级识别的性能,选取性能较优网络模型并进行了网络参数调优;对比试验了不同优化器下模型准确率和损失值的变化,选取了RAdam优化器。结果表明,采取基于RAdam优化器卷积神经网络构建的模型,在真实场景下分类识别准确率达到97.33%,网络稳定性高、收敛速度快,为水稻生育期自动化观测提供了有效方法。  相似文献   

融合注意力机制的个体猪脸识别   总被引：1，自引：1，他引：0  

谢秋菊  吴梦茹  包军  尹辉  刘洪贵  李欣  郑萍  刘文洋  陈刚 《农业工程学报》2022,38(7):180-188

随着机器视觉技术的发展,猪脸识别作为猪只个体识别方法之一受到广泛关注。为了探索非接触式的猪只个体精准识别,该研究通过深度学习模型DenseNet融合CBAM（Convolutional Block Attention Module）,建立改进的DenseNet-CBAM模型对猪脸进行识别。将DenseNet121模型进行精简,然后将CBAM注意力模块嵌入到精简的DenseNet121分类网络之前,以加强对关键特征的提取,实现猪脸图像的分类。以随机采集的1 195张猪脸图像作为数据集对本文模型进行测试。结果表明,DenseNet-CBAM模型对个体猪脸识别的准确率达到99.25%,模型参数量仅为DenseNet121的1/10;与ResNet50、GoogLetNet和MobileNet模型相比,DenseNet-CBAM的识别准确率分别提高了2.18、3.60和23.94个百分点。研究结果可为智能化养殖过程非接触式个体识别提供参考。  相似文献   

应用数字图像技术进行水稻氮素营养诊断   总被引：11，自引：1，他引：11  

李岚涛  张萌  任涛  李小坤  丛日环  吴礼树  鲁剑巍 《植物营养与肥料学报》2015,21(1):259-268

【目的】研究田间试验条件下水稻不同生育期冠层图像色彩参数(G、NRI、NGI、NBI、G/R和G/B)及植株氮素营养指标(叶片含氮量、植株全氮含量、生物量、氮素累积量和冠层NDVI值)的时空变化特征,并分析两者间的相关性,确立水稻氮素营养诊断的最佳色彩参数和方程模型,为探明数码相机在水稻上的适宜性及精确诊断水稻氮素营养状况提供理论基础。【方法】于2013年5月9月在湖北省武汉市华中农业大学试验基地(30°28'08'N,114°21'36'E)采用不同施氮处理的田间试验,以籼型两系杂交稻"两优6326"为供试作物,设置4个施氮水平:0、75、150和225 kg/hm2(分别以N0、N75、150和N225表示),3次重复,随机区组排列。分别在水稻分蘖期、拔节期、孕穗期和灌浆期采用数码相机(Nikon-D700,1200万像素)获取水稻冠层图像,应用Adobe photoshop7.0软件直方图程序提取图像的红光值R、绿光值G和蓝光值B,研究数码相机进行水稻氮素营养诊断色彩参数,确定植株氮素营养指标诊断模型。【结果】较对照(N0)相比,分蘖期、拔节期、孕穗期和灌浆期3个施氮处理水稻地上部生物量、叶片含氮量、植株全氮含量、氮素累积量、冠层NDVI值和成熟期产量增幅分别平均为40.7%98.0%、42.4%72.4%、36.2%85.3%、125.5%209.1%、51.3%60.6%和60.1%117.0%,差异显著。水稻不同生育期各冠层数字化指标G、NRI、NGI、NBI、G/R和G/B与上述氮素营养参数相关性差异较大,且以数字图像红光标准化值NRI表现最佳,建议作为应用数码相机进行水稻氮素营养诊断的最佳冠层图像色彩参数指标。进一步分析表明,可以用统一的线性回归方程来描述不同生育期、不同氮素水平下水稻植株氮素营养指标随冠层色彩参数NRI的变化模式。【结论】数码相机进行水稻氮素营养诊断测试结果稳定,具有快速、便捷、非破坏性等优点,冠层色彩参数NRI与水稻氮素营养指标和产量之间均表现出较好的相关性,满足氮素营养无损诊断的需求,对实时、快速监测水稻长势状况及氮素营养丰缺水平具有较高的可行性,有望发展成为新时期作物氮素营养无损诊断技术的潜力。  相似文献   

基于改进DenseNet的茶叶病害小样本识别方法   总被引：1，自引：1，他引：0  

李子茂  徐杰  郑禄  帖军  于舒 《农业工程学报》2022,38(10):182-190

针对茶叶病害识别的传统方法费工费时,同时由于茶叶病害样本小且分布不均导致传统卷积神经网络不能准确快速识别的问题,提出一种基于迁移学习的SE-DenseNet-FL茶叶病害识别方法。SE-DenseNet-FL以DenseNet模型为基础,首先在DenseNet网络结构中融入SENet（Squeeze-and-Excitation Networks）模块,以加强重要特征传播实现特征重标定;其次引入Focal Loss函数替换原DenseNet中的损失函数,使模型在训练时专注于难分类的样本,以缓解样本分布不均给模型带来的性能影响;最后利用PlantVillage数据集预训练取得预训练模型,通过迁移学习在预训练模型上使用自建茶叶病害数据集进行参数微调,以缓解样本数据过少带来的过拟合影响。通过与原模型DenseNet以及其他经典分类模型（AlexNet、VGG16、ResNet101）进行试验对比,结果表明基于迁移学习的SE-DenseNet-FL在小样本及样本分布不均情景下对茶叶病害的识别准确率达到92.66%。该模型具有较高的识别准确率与较强的鲁棒性,可为茶叶病害智能诊断提供参考。  相似文献   

基于改进ResNet50模型的大宗淡水鱼种类识别方法   总被引：4，自引：4，他引：0  

万鹏  赵竣威  朱明  谭鹤群  邓志勇  黄毓毅  吴文锦  丁安子 《农业工程学报》2021,37(12):159-168

针对传统鱼类识别方法存在特征提取复杂、算法可移植性差等不足,该研究提出了一种基于改进ResNet50模型的淡水鱼种类识别方法。研究以鳙鱼、鳊鱼、鲤鱼、鲫鱼、草鱼、白鲢6种大宗淡水鱼为对象,通过搭建淡水鱼图像采集系统获取具有单一背景的淡水鱼图像,同时通过互联网搜索具有干扰背景的淡水鱼图像,共同构建淡水鱼图像数据集;再对淡水鱼图像进行预处理,以增加样本多样性;构建改进ResNet50模型,增加全连接层Fc1以及Dropout,引入迁移学习机制训练模型,同时选择CELU作为激活函数提高神经网络表达能力,通过Adam优化算法更新梯度,并嵌入余弦退火方法衰减学习率。为验证改进ResNet50模型的准确率等性能,对6种淡水鱼进行种类识别,结果表明：在单次验证方法下,选用包含单一背景图像和干扰背景图像构成的淡水鱼图像数据集训练模型,识别准确率为96.94%,比经典模型提高1.22%,单张淡水鱼图像样本的平均检测时间为0.234 5 s;在四折交叉验证下,选用具有单一背景的图像数据集,模型的识别准确率为100%,选用包含单一背景图像和干扰背景图像的淡水鱼图像数据集,模型的识别准确率为96.20%,说明模型具有较好的泛化性能和鲁棒性。针对混淆矩阵的可视化结果表明：改进的ResNet50模型具有通用的结构和训练方式,对不同背景下的淡水鱼进行种类识别具有较高的准确率,可为淡水鱼种类识别提供技术借鉴。  相似文献   

基于轻量型残差网络的自然场景水稻害虫识别   总被引：4，自引：3，他引：1  

鲍文霞  吴德钊  胡根生  梁栋  王年  杨先军 《农业工程学报》2021,37(16):145-152

准确识别水稻害虫对水稻及时采取防护和治理措施具有重要意义,该研究以自然场景中水稻害虫图像为研究对象,针对水稻害虫图像的颜色纹理与背景相近以及同类害虫形态差异较大等特点,设计了一个由特征提取、全局优化以及局部优化模块构成的轻量型残差网络（Light Weight Residual Network,LW-ResNet）用于水稻害虫识别。在特征提取模块通过增加卷积层数以及分支数对残差块进行改进,有效提取自然场景中水稻害虫图像的深层全局特征并使用全局优化模块进行优化;局部优化模块通过设计轻量型注意力子模块关注害虫的局部判别性特征。LW-ResNet网络在特征提取模块减少了残差块的数量,在注意力子模块中采用深度可分离卷积减少了浮点运算量,从而实现了模型的轻量化。试验结果表明,所设计的LW-ResNet网络在13类水稻害虫图像的测试数据集上达到了92.5%的识别准确率,高于VGG16、ResNet、AlexNet等经典卷积神经网络模型,并且LW-ResNet网络的参数量仅为1.62×106个,浮点运算量仅为0.34×109次,低于MobileNetV3轻量级卷积神经网络模型。该研究成果可用于移动端水稻害虫的自动识别。  相似文献   

改进ResNet18网络模型的羊肉部位分类与移动端应用   总被引：1，自引：1，他引：0  

张垚鑫  朱荣光  孟令峰  马蓉  王世昌  白宗秀  崔晓敏 《农业工程学报》2021,37(18):331-338

针对传统图像分类模型泛化性不强、准确率不高以及耗时等问题,该研究构建了一种用于识别不同部位羊肉的改进ResNet18网络模型,并基于智能手机开发了一款可快速识别不同部位羊肉的应用软件。首先,使用数据增强方式对采集到的羊背脊、羊前腿和羊后腿肉的原始手机图像进行数据扩充;其次,在ResNet18网络结构中引入附加角裕度损失函数（ArcFace）作为特征优化层参与训练,通过优化类别的特征以增强不同部位羊肉之间的类内紧度和类间差异,同时将ResNet18网络残差结构中的传统卷积用深度可分离卷积替换以减少网络参数量,提高网络运行速度;再次,探究了不同优化器、学习率和权重衰减系数对网络收敛速度和准确率的影响并确定模型参数;最后,将该网络模型移植到安卓（Android）手机以实现不同部位羊肉的移动端检测。研究结果表明,改进ResNet18网络模型测试集的准确率高达97.92%,相比ResNet18网络模型提高了5.92%;把改进ResNet18网络模型部署到移动端后,每张图片的检测时间约为0.3 s。该研究利用改进ResNet18网络模型结合智能手机图像实现了不同部位羊肉的移动端快速准确分类,为促进羊肉的智能化检测及羊肉市场按质论价提供了技术支持。  相似文献   

基于迁移学习和改进CNN的葡萄叶部病害检测系统     

樊湘鹏  许燕  周建平  李志磊  彭炫  王小荣 《农业工程学报》2021,37(6):151-159

为建立高效、准确的葡萄叶部病害检测系统,引入迁移学习机制,利用大型公开数据集对VGG16模型预训练,保持模型前端13个层的参数和权重不变,对全连接层和分类层改进后利用新数据集微调训练模型,包括对训练优化器、学习率和中心损失函数平衡参数的优选试验,最后将模型部署在Android手机端。试验表明,在微调训练阶段选择Adam优化器、初始学习率设为0.001、中心损失函数平衡参数设为0.12时,改进的VGG16模型性能最优,对葡萄6类叶部图像的分类平均准确率为98.02%,单幅图像平均检测耗时为0.327s。与未改进的VGG16模型相比,平均准确率提高了2.82%,平均检测耗时下降了66.8%,权重参数数量减少了83.4%。改进后的模型综合性能优于AlexNet、ResNet50和Inceptionv3等模型。将模型跨平台部署在Android手机端,自然环境下验证的平均准确率为95.67%,平均检测耗时为0.357 s。该研究建立的基于迁移学习和改进卷积神经网络的病害检测系统可实现对葡萄叶部病害的快速、智能诊断,为葡萄病害的及时防控提供依据。  相似文献   

基于模型剪枝的棉花氮素营养水平诊断     

陈沛沛  戴建国  张国顺  侯文庆  穆正阳 《农业工程学报》2024,40(6):277-284

确定棉花的氮素营养水平是实施精准施肥的先决条件和基础。近年来,深度学习逐渐应用于氮素营养水平诊断中,但该方法对高性能设备的依赖性较高,限制了其在资源受限边缘设备上的部署应用。针对这一问题,该研究提出一种基于树莓派4B的棉花氮素营养水平诊断方法。研究采用ResNet101网络构建诊断模型,并通过网络瘦身算法对模型进行剪枝优化,最终将剪枝比例为87%的模型部署在资源受限的树莓派4B上。试验结果表明：当剪枝比例达到87%时,模型精度损失2.55个百分点,同时剪枝后模型参数量、计算量和存储体积分别为4.37 M、1.05 G和16.65 MB,明显提高模型在计算能力有限设备上的推理速度,有助于快速、准确地评估田间棉花的氮素营养状况,从而实现对棉花的精准施肥,提高产量和质量。该研究不仅为实现棉花氮素营养水平的大面积快速诊断提供了技术参考,同时对于作物营养水平诊断的智能终端装备研发具有参考价值。  相似文献   

基于高光谱指数估测马铃薯植株氮素浓度的敏感波段提取   总被引：2，自引：1，他引：1  

杨海波  李斐  张加康  杨柳 《植物营养与肥料学报》2020,26(3):541-551

  【目的】  基于光谱指数的氮素营养诊断是快速获取作物氮素营养状况的方式之一。其中,利用可见光和近红外波段光谱反射率构建的比率和归一化光谱指数对估测作物氮素营养状况具有重要意义。解决氮素营养诊断过程中存在的指数饱和及数据离散问题,以评价已有比率和归一化光谱指数对马铃薯关键生育时期植株氮素浓度诊断的可行性。  【方法】  2014—2016年在内蒙古武川县和四子王旗,设置了4个不同氮肥梯度的多点田间试验。在马铃薯块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期,采集试验地和邻近农田马铃薯地上部和块茎样品,分析其氮素含量。并在马铃薯冠层以上50～80 cm采集光谱数据。用试验田数据建立了12个已发表的比率、归一化光谱指数和波段优化光谱指数与马铃薯关键生育时期植株氮素浓度的相关性与估测模型,并用农田马铃薯数据验证模型的精度。  【结果】  马铃薯植株氮素浓度分布范围在1.89%～4.69%,平均氮素浓度为3.30%,变异系数为18.75%;验证集数据来源于农民田块,马铃薯植株氮素浓度分布范围在2.00%～4.92%,平均氮素浓度为3.34%,变异系数为19.27%。蓝紫光400～450 nm和红边690～720 nm波段是马铃薯植株氮素浓度估测的敏感波段,部分已有光谱指数虽然可以用于马铃薯植株氮素浓度的估测,但是蓝紫光波段的缺失大大降低了估测的准确性。通过波段优化算法确定的优化光谱指数RSI、NDSI最佳波段位置分别为430、694和426、694 nm。基于优化光谱指数NDSI (426 nm、694 nm) 建立的马铃薯植株氮素浓度线性估测模型为y=?6.87x+6.08,决定系数R2最高,为0.68;RSI光谱指数与马铃薯植株氮素浓度的线性估测模型为y=?1.11x+5.92,R2为0.65,与已有比率和归一化光谱指数相比,优化光谱指数RSI和NDSI克服了高氮浓度条件下光谱指数饱和现象,显著提高了马铃薯植株氮素浓度的线性建模效果。农民田块验证数据显示,估测模型的估测值与实测值接近1∶1线,其中NDSI光谱指数估测模型的验证效果最佳,平均相对误差RE 和均方根误差RMSE分别为10.58%和0.42%。  【结论】  本研究通过波段优化算法确定了比率和归一化光谱指数的马铃薯植株氮素浓度敏感波段,采用蓝紫光400～450 nm和红边690～720 nm波段进行马铃薯植株氮素浓度估测,可以改善诊断高氮浓度时的指数灵敏度和数据离散问题,提高马铃薯植株氮素营养诊断的精度。  相似文献   

安徽单季稻区紫云英翻压的氮肥替代效应     

卜容燕  韩上  李敏  程文龙  胡润  郑仁兵  王慧  唐杉  高嵩涓  曹卫东  武际 《植物营养与肥料学报》2022,28(7):1219-1227

  【目的】  紫云英富含氮素营养,是重要的有机氮源。基于两地、两年田间试验,研究紫云英还田下氮肥减量对水稻产量、氮素吸收、氮肥利用率和土壤有机质组分的影响,分析稻田翻压紫云英对化肥氮的替代效应。  【方法】  试验于2017—2019年连续两年在安徽省贵池区和霍山县进行,均设置7个处理,分别是冬闲+不施氮肥(–N)和冬闲+常规施氮(100%N)两个对照,以及冬种紫云英条件下,施常规氮肥量的0% (Mv)、40% (Mv+40%N)、60% (Mv+60%N)、80% (Mv+80%N)和100% (Mv+100%N) 5个处理。2018和2019年水稻收获后,调查水稻产量和氮素吸收量,计算氮肥利用率。  【结果】  Mv+60%N处理两地、两年水稻产量平均为8349 kg/hm2,与Mv+80%N、Mv+100%N和100%N处理差异不显著,显著高于Mv+40%N和Mv处理(P< 0.05)。与100%N处理相比,Mv+60%N、Mv+80%N处理两年、两地水稻氮素吸收量差异不显著,Mv+40%N显著降低,Mv+100%N增加。与100%N处理相比,Mv+40%N、Mv+60%N、Mv+80%N和Mv+100%N处理的水稻季氮肥利用率分别平均提高了46.3%、31.6%、16.1%和4.4%,氮肥农学效率分别提高了61.6%、43.6%、23.2%和0.1%。试验开展两年后,与100%N处理相比,在种植紫云英基础上减施不同比例氮肥后土壤有机碳含量增加3.3%～13.8%,颗粒态有机碳增加14.9%～32.0%。  【结论】  综合产量、氮肥效率和土壤培肥效果,紫云英翻压还田下,减少常规氮量的40% (Mv+60%N)不仅可保证水稻氮素营养,维持高产,氮肥利用率和农学效率分别提高了31.6%和43.6%,还可以提高土壤碳和氮含量,是安徽稻田较好的施肥模式。  相似文献   

铁改性稻壳生物炭对铵态氮的吸附效果研究   总被引：2，自引：0，他引：2  

魏存  吕豪豪  汪玉瑛  刘玉学  何莉莉  杨学云  杨生茂 《植物营养与肥料学报》2021,27(4):595-609

[目的]研究稻壳生物炭和3种铁改性稻壳生物炭对铵态氮的吸附特性,为其作为添加剂进行炭基肥料的开发提供参考.[方法]以稻壳为原料,在500℃无氧条件下热解制备稻壳生物炭(RBC),并采用3种工艺制备铁改性稻壳生物炭(FDRBC、FWRBC和FWBC).利用比表面积测定仪(BET)和扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)...  相似文献   

长期氮肥减量深施对双季稻产量和土壤肥力的影响   总被引：1，自引：0，他引：1  

彭术  王华  张文钊  侯海军  陈安磊  魏文学  万勇军  袁辉忠 《植物营养与肥料学报》2020,26(6):999-1007

  【目的】  合理减少氮肥用量是解决我国当前稻田生态系统氮素损失量大、氮肥利用率低等问题的重要途径。然而,长期减少氮肥投入能否维持水稻产量和稻田土壤肥力还不清楚。以我国南方典型红壤双季稻田为研究对象,系统分析连续7年化肥深施结合不同氮肥用量措施下双季稻产量、氮肥偏生产力、根际土壤速效养分含量和土壤肥力的差异特征,探讨长期氮肥减量的可行性,为制定适宜的双季稻田氮肥管理措施提供科学依据。  【方法】  于2012年,在中国科学院桃源农业生态试验站开始设置氮肥减量深施长期定位试验,以常规施氮 (CF,早、晚稻施氮量均为N 150 kg/hm2,基追肥均为表层撒施) 为对照,基于化肥深施,设置3个氮肥水平 (N1,减氮30%;N2,减氮23%;N3,减氮16%)。每年早、晚稻收获计产,并于2018年早、晚稻分蘖期、拔节期和成熟期采集水稻根际土壤,测定土壤无机氮、有效磷和速效钾含量,同时测定晚稻成熟期根际土壤pH、有机碳和全量养分含量,研究长期氮肥减量深施对双季稻产量和稻田土壤肥力的影响。  【结果】  与CF处理相比,深施条件下,减氮16%～30%处理早、晚稻分蘖期根际土壤无机氮和速效钾含量无显著变化,但减氮23%和30%处理早稻分蘖期根际土壤有效磷含量显著降低;拔节期和成熟期根际土壤NH₄+-N和NO₃–-N含量分别提高了4.26%～109.00%和2.56%～65.50%,有效磷和速效钾含量分别提高了3.10%～32.60%和5.94%～42.40%,保证了双季稻生育中后期氮磷钾养分的稳定供应。在化肥深施基础上,连续7年减少16%～30%氮肥用量提高了氮肥偏生产力,早晚稻增产4.37%～32.70%,并维持土壤有机质和全量养分含量的稳定。  【结论】  结合化肥深施,在常规氮肥用量(150 kg/hm2)基础上减少30%氮肥投入,双季稻根际土壤速效养分含量不会降低,甚至高于撒施。因此,长期减施氮肥结合深施可以维持双季稻的产量和稻田土壤肥力的稳定,显著提高氮肥偏生产力。  相似文献   

基于冠层覆盖度的玉米植株临界氮浓度模型构建与产量预测   总被引：1，自引：1，他引：1  

付江鹏  贾彪  魏雪  兰宇 《植物营养与肥料学报》2021,27(10):1703-1713

  【目的】  依据临界氮浓度稀释原理,构建基于冠层覆盖度的覆膜滴灌玉米植株临界氮浓度稀释曲线,并通过氮营养指数和氮累积亏缺量模型对玉米氮营养状况进行诊断和评价,以期达到基于该模型的玉米产量预测。  【方法】  于2019—2020年,在宁夏引黄灌区开展了4个氮肥用量(0、120、240、360 kg/hm2)田间试验,采用滴灌水肥一体化技术,氮肥按照苗期10%、拔节—大喇叭口期45%、抽雄—吐丝期20%和灌浆期25%的比例分8次随水追肥。在玉米关键生育时期测定农学参数和图像参数,分别测定了地上部生物量、植株氮浓度和产量,建立和验证基于冠层覆盖度的玉米植株临界氮浓度经验模型。  【结果】  基于冠层覆盖度的玉米植株临界氮浓度、最大氮浓度和最小氮浓度模型R2分别为0.917、0.843、0.873。临界氮浓度模型检验参数RMSE和n-RMES分别为 0.242和 11.753%。以冠层覆盖度为基础的氮营养指数和氮累积亏缺量推算出玉米最佳施氮处理为240 kg/hm2。不同生育时期氮营养指数、氮累积亏缺量与相对产量的关系极显著,R2均不小于0.922,且大喇叭口期和抽雄期R2值最高。采用独立试验验证表明,在大喇叭口期和抽雄期表现出稳定的模型性能,R2值≥0.944,n-RMSE均≤9.089%。在大喇叭口期和抽雄期,氮营养指数、氮累积亏缺量与相对产量呈极显著相关,能准确地解释受氮素限制和不受氮素限制生长条件下相对产量的变化。  【结论】  基于冠层覆盖度构建的植株临界氮浓度稀释曲线可准确判断和评价玉米拔节期至吐丝期的氮素营养状况,依据氮营养指数、氮累积亏缺量与相对产量所构建的关系模型可对玉米产量进行准确估计,其为玉米生长过程中氮肥的精确管理和产量预测提供了一种简便的新方法。  相似文献   

基于全株生物量和全株氮浓度的马铃薯氮临界浓度稀释模型的构建及验证   总被引：1，自引：1，他引：0  

张加康  李斐  李跃进  杨海波  贾禹泽  刘玉峰  石焱 《植物营养与肥料学报》2020,26(9):1691-1701

  【目的】  临界氮浓度稀释曲线的构建是作物氮素营养诊断的基础,然而其曲线参数可能受品种等因素影响。本研究的主要目的是构建滴灌条件下常见马铃薯品种临界氮浓度稀释曲线模型,并利用相应的氮素营养指数进行马铃薯氮素营养诊断。  【方法】  于2014—2016年分别进行了滴灌条件下3个马铃薯品种、不同施氮量的田间试验。在马铃薯苗期、块茎形成期、块茎膨大期、淀粉积累期和收获期5个关键时期,进行地上部茎叶和地下部块茎取样,分别测定了生物量和氮浓度,根据公式计算出马铃薯全株生物量和全株氮浓度。根据全株生物量和全株氮浓度建立临界氮浓度稀释模型和相应的氮素营养指数。  【结果】  马铃薯地上部生物量和地上部氮浓度以及全株生物量和全株氮浓度都是随着生育时期的推进呈现出负幂函数关系,基于地上部生物量和地上部氮浓度建立的临界氮浓度稀释曲线决定系数平均为0.52,而以马铃薯全株生物量和全株氮浓度建立临界氮浓度稀释曲线决定系数平均为0.94,较前者提高了80%。以马铃薯全株生物量和全株氮浓度建立临界氮浓度稀释模型更为合理,且受品种影响较小,克新1号、夏坡地和荷兰14用同一个临界氮浓度稀释曲线的决定系数均达到0.95,表明构建的氮素营养模型可以进行不同品种的马铃薯氮素营养诊断。  【结论】  相对于传统籽粒型作物基于地上部生物量和地上部氮浓度建立临界氮浓度稀释模型,基于全株生物量和全株氮浓度建立的临界氮浓度稀释模型适用于不同品种马铃薯的营养诊断。在内蒙古滴灌生产条件下,马铃薯临界氮浓度稀释模型为Nc = 4.57W–0.41,基于该模型计算的马铃薯克新1号合理施氮量为N 170～180 kg/hm2、夏坡地合理施氮量为 190～200 kg/hm2、荷兰14合理施氮量为 215～225 kg/hm2。这些计算结果与试验结果的吻合度达到了0.95。  相似文献   

育秧期钵盘施用全量控释肥显著降低稻田氮素损失风险     

孙巧玉  刘依琳  杨洪福  陈雪  范先鹏  孙文涛  王玉峰  杨越超  侯立刚  刘宏斌 《植物营养与肥料学报》2022,28(3):566-574

【目的】研究将全量控释氮肥由常规育秧大田施肥改为育秧钵盘中施用后,水稻产量及田面水氮素含量动态变化,为提高氮肥利用率、控制稻田的氮素流失提供理论依据。【方法】田间试验在湖北省安陆市车站村进行,供试水稻品种为‘华夏香丝’。试验设常规育秧+大田不施肥(CK)、常规育秧+大田常规施肥(FF)、钵盘育秧全量施肥(PF) 3个处理,育秧28天后,调查水稻秧苗生长、地上和地下部分的氮磷钾含量。在基肥期、蘖肥期和穗肥期取样,测定田面水中全氮、铵态氮、硝态氮含量,收获期测产。【结果】与FF处理相比,PF处理的秧苗地下部生物量,地上部氮、磷、钾含量和地下部磷含量分别提高了77%、14.69%、17.47%、3.28%和41.65%,水稻千粒重和产量分别提高了6.82%和10.78%(P<0.05)。在水稻整个生育期内,PF处理的田面水中全氮、铵态氮、硝态氮浓度与CK相近,但显著低于FF处理。【结论】在相同施肥水平下,与常规育秧大田施肥相比,在育秧期将控释化肥全部施于水稻育秧钵盘,可显著提高秧苗地下部的生长和养分含量,提高水稻千粒重和产量,同时显著降低水稻整个生育期田面水中全氮和铵态氮浓度,有效控制...  相似文献   

控释尿素与黄腐酸提高稻麦轮作系统产量和效益的协同效应     

姚媛媛  王晓琪  杨越超  程冬冬  陈宝成  刘燕  唐亚福  马金昭 《植物营养与肥料学报》2019,25(12):2122-2132

  【目的】  控释尿素和黄腐酸均已被证实可以提高作物的养分吸收和肥料利用率。本试验研究了控释尿素与黄腐酸配合施用进一步提升肥料效益的效果。  【方法】  在山东济南粘质水稻土上进行水稻–小麦轮作田间小区试验。试验设不施氮 (CK)、普通尿素 (U)、控释尿素 (CR-U)、控释尿素减量40% (60% CR-U)、控释尿素配施黄腐酸 (CR-U+F) 和控释尿素减量40%配施黄腐酸 (60% CR-U+F) 6个处理。于水稻和小麦苗期、拔节期、灌浆期/抽穗期和完熟期采集植株和土壤样品,测定植株叶片光合特性、氮素吸收量和籽粒产量,以及土壤pH和有效氮、磷、钾养分含量。  【结果】  1) 在水稻季和小麦季,CR-U处理较U处理显著增产10.5%和9.8%,氮素利用率分别提高了64.8%和42.0%,农学效率提升了52.2%和47.1%,周年经济效益增加2804元/hm2。2) CR-U+F处理较CR-U处理的水稻产量显著增加7.3%,氮素利用率显著提高32.5%;在小麦季产量显著增加4.4%,氮素利用率显著提高18.3%。60% CR-U+F处理较60% CR-U处理显著提高小麦产量5.0%,但对于水稻无显著增产作用。3) 周年经济效益方面,CR-U+F处理较CR-U处理增收2337元/hm2;60% CR-U+F处理较60% CR-U处理增收1823元/hm2,较U处理经济效益也提高了547元/hm2。  【结论】  综合稻麦轮作系统周年数据,控释尿素显著提高稻麦关键生育期的叶片光合速率,黄腐酸降低了作物蒸腾速率,提高作物对氮素的利用率。控释尿素与黄腐酸配施后二者协同增效作用显著,大幅提升稻麦产量、氮素利用率和经济效益,从而实现了养分的高效利用。  相似文献   

稻草和紫云英联合还田下施氮水平对水稻产量及土壤氮素形态的影响   总被引：2，自引：1，他引：1  

朱强  张静  郭再华  耿明建 《植物营养与肥料学报》2020,26(12):2177-2183

  【目的】  紫云英和稻草联合还田时其有机成分的分解和释放具有互补性。研究紫云英和稻草联合还田条件下水稻的适宜施氮水平,为稻田绿肥和稻草联合还田后优化养分管理提供依据。  【方法】  两年定位试验位于江汉平原稻区,在稻草全量还田基础上,设置冬季种植并翻压紫云英和冬闲两种模式。水稻季氮肥处理设不施氮 (N0) 和常规施氮量 (N 165 kg/hm2) 的50% (N50)、100% (N100) 和150% (N150) 共4个水平,以不施氮、冬闲和稻草不还田作为空白对照,共9个处理。测定水稻籽粒产量、氮含量及累积量,分析耕层土壤无机氮及有机氮组分。  【结果】  在稻草和紫云英联合还田条件下,减少常规氮肥量的50% (SMN50) 获得的稻谷产量较稻草单独还田的SN50处理高21%～23%,与联合还田或稻草单独还田下的SMN100、SMN150、SN100、SN150处理之间没有显著差异。稻草和紫云英联合还田的SMN0、SMN50、SMN100处理的稻谷氮累积量均显著高于对应的稻草单独还田处理 (SN0、SN50、SN100),增幅分别为65%、27%和22%。水稻收获后各处理间土壤全氮、非酸解性氮含量差异不显著,酸解性氮含量有差异,在N150处理下,稻草单独还田处理 (SN150) 的土壤酸解性氮含量显著高于稻草和紫云英联合还田处理 (SMN150);在酸解性氮组分中,SN150处理的未知酸解态氮成分的含量显著高于稻草单独还田的其他处理及所有稻草和紫云英联合还田处理。  【结论】  减少常规施氮量的50%情况下,与稻草单独还田处理相比,稻草和紫云英联合还田可显著增加稻谷氮素累积量、提高水稻产量,而保持常规施氮量和提高施氮量不能增加水稻的氮素吸收和产量;紫云英与稻草联合还田可以改善土壤氮素的有效性,显著降低高施氮量下稻草单独还田带来的酸解性氮组分中未知态氮的残留量。  相似文献