光照和施氮对水稻冠层SPAD值分布及叶片氮营养诊断的影响

摘要

实时、实地氮肥管理模式既能保证水稻高产，又能提高氮肥利用率。该模式提出以叶绿素计值(Soil Plant Analysis Development value，SPADvalue)指标值指导氮肥的精确施用，即利用叶绿素计诊断水稻氮营养状况。以往的研究多着眼于水稻品种、生育期、叶位等因素对SPAD值的影响，而光照和施氮对水稻冠层SPAD值分布及叶片氮营养诊断的研究较少。因此，有必要考察弱光条件下，冠层叶片SPAD值的变化特征及利用叶绿素计指导氮肥合理施用，减少氮素损失的可行性。
　　本研究通过网室盆栽试验，研究了3个遮荫水平和5个施氮水平组合下，水稻试验生长周期（水稻从移栽返青到收获的生长时段）内冠层SPAD值动态变化与冠层叶片发育的关系以及水稻分蘖期、孕穗期和抽穗期冠层叶片SPAD值的空间分布规律，为弱光条件下实时进行水稻叶片氮素营养诊断及优化提供依据。结果表明，同对照相比，遮荫条件下水稻冠层SPAD值波动幅度受到明显抑制。遮光使水稻冠层叶片SPAD值下降，并抑制施氮水平对水稻叶片向上位叶输送氮素的增效。经变异系数分析发现，水稻L4叶对施氮水平变化反应最为敏感，在弱光胁迫下可作为氮营养状况指示叶，是合适的测试叶位。
　　遮荫对叶面积、产量、SPAD相关指标产生显著影响，导致不同处理之间平行因子（如株间相互遮荫）出现差异。在这种情况下，有必要利用水稻植株自身的差异消除非平行因素的影响。在不同生育期和施氮水平下，SPADL3-L2、SPADL4-L3与施氮水平呈显著的线性正相关(R2L3-L2=0.87～0.97，R2L4-L3=0.85～0.97)，表明在遮荫条件可以利用叶片相对叶色差值（RelativeSPADvalue，RSPAD）进行氮素营养状态的诊断。全光照条件下，SPADL3-L2与施氮水平呈显著线性相关。不同程度遮荫时，SPADL4-L3对应的直线拟合相关系数最高。因此，文中建议，在正常光照条件下，以SPADL3-L2指示水稻整个生育期氮素营养状况为宜。在日照较弱的季节或受林木遮光影响较大的田块，宜选择SPADL4-L3作为诊断指标。针对弱光胁迫生境下的水稻氮营养诊断，叶绿素计无损诊断具有较好的应用价值，但需要考虑遮荫对某些施氮水平存在拮抗作用。

目录

论文说明

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 研究背景

1．2 实时氮肥管理简述

1．3 叶绿素计诊断氮营养应用简述

1．4 叶绿素计诊断应用中的生理性影响因素

1．4．1 氮素对叶绿素计诊断的影响

1．4．2 光照对叶绿素计诊断的影响

1．4．3 生育期对叶绿素计诊断的影响

1．5 叶绿素计诊断应用中的操作性影响因素

1．5．1 测定叶位的选择及影响

1．5．2 测试位点的选择及影响

1．6 叶绿素计诊断应用中SPAD值与氮含量关系的确立方法

1．6．1 SPAD值与叶片氮含量的线性关系

1．6．2 利用上、下部叶片SPAD差值进行作物氮营养诊断

1．7 研究目的和内容

1．7．1 研究目的

1．7．2 研究内容

2 材料与方法

2．1 试验材料及方案

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验方案

2．1．3 水稻叶片采样方法

2．2 试验分析项目及测定方法

2．2．1 冠层叶片SPAD值测定

2．2．2 冠层叶片总氮含量分析

2．2．3 冠层叶片叶面积的测定

2．2．4 水稻产量分析

2．3 数据处理分析工具

3 结果与讨论

3．1 不同光照、施氮水平对水稻SPAD值相关形态指标的影响

3．1．1 不同光照、施氮水平对水稻叶面积的影响

3．1．2 不同光照、施氮水平对水稻产量的影响

3．1．3 本节结论与讨论

3．2 不同光照、施氮处理下水稻冠层SPAD值变化和分布特征

3．2．1 水稻冠层SPAD值在试验生长周期内的动态变化特征

3．2．2 水稻冠层SPAD值在关键生育期内的垂直分布特征

3．2．3 本节结论与讨论

3．3 不同光照、施氮处理下SPAD值与氮素营养诊断的关系

3．3．1 不同光照水平下RSPAD与施氮水平的关系

3．3．2 本节结论与讨论

3．4 SPAD值与Nw的关系及其在氮素营养诊断中的应用

3．4．1 不同遮荫水平下SPAD值与Nw的关系描述

3．4．2 不同光照、施氮水平下SPAD值与Nw关系的线性回归

3．4．3 本节结论与讨论

4 研究总结与展望

4．1 研究主要结论

4．1．1 水稻SPAD值相关形态指标与叶绿素计诊断的关系

4．1．2 不同光照、施氮水平下水稻试验生长周期内叶片SPAD值的分布特征

4．1．3 不同光照、施氮水平下不同叶位叶片SPAD值的分布特征

4．1．4 不同光照、施氮水平下RSPAD与施氮水平的关系

4．1．5 本文主要结论概括

4．2 本文创新点

4．2．1 弱光条件下利用SPAD指标进行氮素营养诊断的可行性

4．2．2 弱光条件下的氮素营养诊断指标

4．2．3 各个时期适宜的指示叶

4．3 研究展望

4．3．1 光照和施氮对其他品种水稻冠层SPAD值分布的影响

4．3．2 光照和施氮共同作用对水稻冠层光合作用的及其与氮素营养诊断的关系

参考文献

作者简历