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：2，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   

娃娃菜干烧心病流行规律及发病因子调查研究     

董吉德  付江鹏  陈广泉  邢会琴 《中国蔬菜》2019,1(4):60-65

采用田间系统调查、小区试验等方法对甘肃省张掖市娃娃菜干烧心病的流行规律和发病因子进行调查研究。结果表 明：张掖市娃娃菜干烧心病田间发病症状有3 种，即干边型、卷叶型和腐烂型；病叶集中出现在19～40 片叶之间；莲座期 开始发病，莲座期到包心期病害呈缓慢增长态势，结球期病害迅速增长，成熟期病情基本稳定；娃娃菜干烧心病的发生与植 株叶片Ca 含量、品种抗性、氮肥施用量、土壤全盐含量、茬口和种植密度等因子密切相关。  相似文献   

滴灌玉米叶面积指数归一化建模与特征分析          下载免费PDF全文

李振洲  贺正  贾彪  刘志  付江鹏  刘慧芳 《中国土壤与肥料》2020,(3):189-195

为探讨宁夏引黄灌区不同施氮量条件下滴灌玉米叶面积指数的动态变化特征，反映温度等气象因子对宁夏玉米形态结构和生长发育的影响，预测玉米生长过程与相对叶面积指数动态变化规律，本研究于 2017～ 2018年在宁夏平吉堡和宁夏大学试验农场进行，以玉米天赐 19为试验材料，采用水肥一体化管理技术，设 6个氮肥水平，对玉米全生育期叶面积指数(LAI)和有效积温(GDD)进行累积并归一化处理，以相对有效积温为自变量和相对叶面积指数(RLAI)为因变量进行动态模拟，得出了 5个准确度较高的模型，其中有理函数模型更符合宁夏滴灌玉米相对叶面积指数动态变化规律，模型检验结果表明，准确度均大于 0.933，精确度 R 2均大于 0.915；因此，此模型能较准确地对玉米群体 RLAI进行动态预测；施氮量可调控玉米的 LAI、平均叶面积指数(MLAI)及 MLAI/LAI ，为滴灌玉米叶面积指数动态模拟精度提供技术途径。  相似文献   

水肥一体化施氮水平对玉米籽粒灌浆和脱水过程的影响     

付江鹏  贺正  贾彪  刘志  李振洲  刘慧芳 《中国农业气象》2019,40(12):772

以玉米品种“天赐19”为材料,于2017年和2018年在宁夏引黄灌区进行滴灌水肥一体化田间试验,设置0（N0）、90（N1）、180（N2）、270（N3）、360（N4）和450（N5）kghm-2 6个氮肥水平,测定玉米百粒干鲜重,计算籽粒含水率,建立基于Logistic方程的籽粒灌浆模型并验证,分析玉米籽粒脱水动态特征,以探讨不同氮素水平对玉米籽粒灌浆和脱水过程的影响,探究明确玉米籽粒灌浆和含水量动态变化规律。结果表明：（1）滴灌水肥一体化条件下,利用2017年试验资料获得不同施氮水平玉米品种“天赐19”籽粒灌浆过程均符合Logistic方程。模型检验结果RMSE=0.203,R2=0.954（P＜0.01）。（2）各处理玉米籽粒灌浆速率均表现为先增后减的变化特征,两年试验均以施氮270kg·hm-2处理（N3）灌浆速率最大。（3）施氮使玉米达到最大灌浆速率时间（Tmax）、最大灌浆速率（max）、达到最大灌浆速率时生长量（Wmax）和活跃灌浆期（T）均有所提高,N3（270kg·hm-2）处理缩短了达到最大灌浆速率时间（Tmax）,延长了灌浆持续期（t3）。（4）运用Logistic方程将各施氮处理灌浆过程划分为渐增期、速增期和缓增期3个阶段,其中速增期灌浆速率最大,对籽粒累积贡献率最高。（5）滴灌水肥一体化追施氮肥对玉米籽粒灌浆和脱水过程的调控具有明显促进作用。各处理籽粒含水率均表现为单调下降的趋势,脱水速率在生理成熟后期差异明显。两年试验均表现为270kg·hm?2施氮处理玉米籽粒含水量较低,生理成熟后期脱水速率较快。  相似文献   

基于机器学习的滴灌玉米光合响应特征     

刘慧芳  贺正  贾彪  刘志  李振洲  付江鹏  慕瑞瑞  康建宏 《中国农业科学》2019,52(17):2939-2950

【目的】提出一种优化模型精度的机器学习网格搜索方法,解决滴灌玉米光合响应曲线模型参数确定难、精度低等问题,为滴灌玉米光合生理机制及光合响应特征提供新思路。【方法】2017年和2018年以宁夏玉米主栽品种（TC19）为试验材料,设置6个施钾水平（0（K0）、90 kg·hm ^-2（K1）、180 kg·hm ^-2（K2）、270 kg·hm ^-2（K3）、360 kg·hm ^-2（K4）、450 kg·hm ^-2（K5））,使用Li-6400XT光合仪测定不同钾肥水平下玉米吐丝期光响应曲线。运用机器学习网格搜索法和非线性回归分析法对基于直角双曲线修正模型的光响应曲线进行拟合。选取决定系数（R ²）、均方根误差（RMSE）及平均绝对误差（MAE）对模型精度进行评价。【结果】在玉米吐丝期,叶片光合参数Pn、Tr和Gs随施钾量的增加呈先增大后减小的趋势。拟合评价结果表明,在K0和K1处理下机器学习方法计算效果优于传统方法,R ²均大于0.991,RMSE均小于1.487,MAE均小于1.350。在K2—K5处理下,2种方法拟合效果相当,R ²均大于0.993,RMSE均小于0.952、MAE均小于0.860。最优拟合方法（网格搜索法）对光响应特征参数计算结果表明,α、Pn_max、Rd、LSP和LCP的变化趋势与其光合参数相似。在施钾量为360 kg·hm ^-2（K4）时,各光响应特征参数均达到最大,在450 kg·hm ^-2（K5）时出现光抑制现象。【结论】基于机器学习的网格搜索法可准确地拟合宁夏滴灌玉米光响应特征,且施钾量为360 kg·hm ^-2时玉米光合性能达到最佳。  相似文献   

滴灌施氮水平下玉米籽粒灌浆过程模拟     

付江鹏  贺正  贾彪  刘志  李振洲  刘慧芳  刘根红 《中国土壤与肥料》2020,(4):157-164

为了揭示水肥一体化条件下不同施氮水平对玉米籽粒灌浆过程的影响,2017～2018年在宁夏农垦平吉堡农场进行田间试验,供试品种为"天赐19",在0、90、180、270、360和450 kg/hm~2 6个施氮水平(分别用N0、N1、N2、N3、N4和N5表示)下,基于Richards方程构建和验证了滴灌水肥一体化条件下不同氮素处理中玉米籽粒灌浆过程模型,并进行灌浆特征参数分析。结果表明,不同氮素水平下玉米籽粒灌浆规律均符合Richards曲线,模型评价指标均方根误差RMSE为1.03 g/kg,标准化均方根误差n-RMSE为5.56%,稳定度较高。籽粒灌浆速率呈先增后减的变化趋势,将灌浆进程划分为渐增期、速增期和缓增期3个阶段。施氮显著增加籽粒干物质累积量,其原因主要是延长灌浆持续期和增加灌浆速率。施氮270 kg/hm~2对增加速增期的灌浆天数效果显著,使速增期对最终籽粒干物质积累量的贡献率达到了64%,并且能维持较高的后期灌浆活性。本文基于Richards方程构建的籽粒灌浆过程模型将在滴灌玉米灌浆期准确地预测籽粒灌浆特性。  相似文献   

基于临界氮浓度的宁夏玉米氮吸收与亏缺模型研究   总被引：1，自引：0，他引：1  

贾彪  付江鹏 《农业机械学报》2020,51(1):256-263

以宁夏回族自治区当地玉米主栽品种天赐19为试验材料,设置6个氮素水平(0、90、180、270、360、450 kg/hm~2),研究滴灌玉米地上部生物量和氮累积动态变化,构建玉米临界氮稀释曲线模型,在此基础上构建氮吸收模型和氮累积亏缺模型,实现对滴灌玉米氮素营养状况的快速诊断。结果表明,滴灌玉米地上部干物质量增长和氮吸收累积均受施氮水平的影响,且随生育进程的推进呈上升趋势,氮累积量过高或过低均不利于产量形成,玉米植株存在氮奢侈消费现象;滴灌玉米临界氮浓度、最高和最低氮浓度与地上部干物质量之间均可用幂函数方程表示,其平均决定系数R~2分别为0. 976、0. 903和0. 941,均达到极显著水平;基于临界氮浓度构建的氮吸收模型和氮累积亏缺模型对滴灌玉米生育期内氮素营养诊断结果一致,综合施氮量与产量的拟合曲线,推荐宁夏引黄灌区滴灌玉米施氮量以270～311 kg/hm~2为宜。研究结果可为宁夏引黄灌区滴灌玉米实现精准施肥和优化氮素管理提供理论参考。  相似文献   

基于叶面积指数构建滴灌玉米营养生长期临界氮稀释曲线   总被引：2，自引：0，他引：2  

贾彪  付江鹏 《农业工程学报》2020,36(6):66-73

明确宁夏引黄灌区基于叶面积指数(leaf area index,LAI)的滴灌玉米临界氮稀释曲线模型及其适用性,探讨以氮营养指数(nitrogen nutrition index,NNI)为监测指标对滴灌水肥一体化模式下玉米氮素营养状况诊断的可行性。该研究于2017-2018年开展了不同施氮量(0~450 kg/hm^2)下4个田块的试验,采用系统分析和统计建模的方法,分析了LAI和植株氮浓度(plant nitrogen concentration,PNC)的定量关系,构建和验证基于LAI的临界氮稀释曲线模型,并建立理论框架,将基于LAI的临界氮曲线与基于植株干物质(plant dry matter,PDM)的临界氮浓度曲线关联,比较基于LAI和PDM的临界氮曲线之间的差异。结果表明,玉米营养生长期临界氮和LAI符合幂函数关系,拟合模型的评价指标均方根误差(root mean square error,RMSE)和标准化均方根误差(normalized RMSE,n-RMSE)的结果分别为0.09和4.13%,模型具有较好的稳定性。在试验氮素水平范围内,不同生育时期NNI随施氮量的增加而增加,变化范围为0.53~1.34,NNI可以准确地反映滴灌玉米氮素营养状况。在非限氮处理下,玉米植株氮素吸收与LAI成正比,LAI与PDM的异速生长参数接近理论值2/3。构建的基于LAI的临界氮曲线可以有效地识别玉米拔节期至吐丝期植株所需的氮状态,为宁夏滴灌玉米氮肥精确管理提供了一种新的评价方法。  相似文献   

全生物降解膜覆盖对玉米生长、产量及氮素利用的影响     

翟勇全  魏雪  付江鹏  马琨  贾彪 《植物营养与肥料学报》2022,28(11):2041-2051

  【目的】  研究全生物降解膜替代普通塑料膜对西北干旱农业区膜下滴灌玉米生长和氮素吸收利用、产量、经济效益的影响以及两种膜的降解性能,以探究缓解中国西北地区玉米农田残膜污染问题的方法。  【方法】  2019—2020年田间试验在宁夏平吉堡农场进行。试验采用裂区设计,主因素(覆膜材料)包括覆全生物降解膜(生物膜)、覆普通地膜和不覆膜对照,副因素(氮施用量)处理包括施氮0、120、240和360 kg/hm2,依次记为N0、N120、N240和N360。测定了玉米生长速率、产量和植株氮素利用效率,并分析了生物膜降解率。  【结果】  与不覆膜相比,覆生物膜两年后,玉米地上部干物质累积量平均增加了10.82%,最大累积速率提高了0.034 t/(hm2·d),最大累积速率出现时间提前了6.86天,吸氮量、氮肥回收利用率和氮肥农学效率分别提升了11.97%、31.47%和26.20%,且与普通地膜覆盖处理无显著差异。多曲线回归分析发现,生物膜和普通地膜处理下的玉米最大产量分别为1.42×104和1.43×104 kg/hm2,对应的施氮量分别为285.61和284.44 kg/hm2,两个覆膜处理间最大产量及其所需施氮量均无显著差异。在施氮240 kg/hm2时,两种膜处理的玉米产量及计算的最高产量也无显著差异。生物膜的两年平均降解率为40.65%,普通地膜为2.17%。在N240处理下两个膜处理均达到最大产值和经济效益,生物膜与普通地膜间没有显著差异。  【结论】  全生物降解膜覆盖在提升玉米产量、促进干物质积累和氮素吸收利用方面与普通地膜覆盖效果相近,且实现最高产量和经济效益施氮量也均为240 kg/hm2。虽然生物膜投入成本高于普通地膜,但省去了收集残膜的投入,因而总的经济效益与普通地膜相当。考虑生物降解膜的额外环境效益,推荐在西北干旱农业区以生物降解膜替代普通地膜。  相似文献