李杰，馮躍華，牟桂婷，許桂玲，羅強(qiáng)鑫，羅康杰，黃世鳳，石欣，管正策，葉勇，黃佑崗

?

基于SPAD值的水稻施氮葉值模型構(gòu)建及應(yīng)用效果

李杰1,2，馮躍華1，牟桂婷1，許桂玲1，羅強(qiáng)鑫1，羅康杰1，黃世鳳1，石欣1，管正策1，葉勇1，黃佑崗1

（1貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴陽(yáng) 550025；2黔東南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州凱里 556000）

研究分析不同地力條件、施氮量、SPAD值衍生指標(biāo)、產(chǎn)量之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便、快速、無(wú)損地推薦水稻施氮量，構(gòu)建基于SPAD值的水稻施氮葉值模型。2015年和2016年以雜交秈稻Q優(yōu)6號(hào)為試驗(yàn)材料，設(shè)4種施氮水平（0、75、150、225 kg·hm-2），探討產(chǎn)量、SPAD值衍生指標(biāo)與田塊表觀供氮量之間的關(guān)系，并對(duì)初步構(gòu)建的葉值模型進(jìn)行變量施氮應(yīng)用效果研究。產(chǎn)量與抽穗期田塊表觀供氮量之間具有極顯著的曲線關(guān)系，兩年擬合度2分別為0.5523，0.7148。在其擬合關(guān)系下2年度最高產(chǎn)量分別為9 264.93 kg·hm-2、11 167.97 kg·hm-2，相差1 903.14 kg·hm-2，2016年產(chǎn)量相比2015年增加20.54%；達(dá)到最高產(chǎn)量的表觀總吸氮量較為接近，分別為575.27 kg·hm-2，546.71 kg·hm-2，僅相差28.56 kg·hm-2，2016年表觀總吸氮量相比2015年減少4.96%。不同年度的拔節(jié)期和抽穗期，SPAD值衍生指標(biāo)中SPADL3（頂3葉SPAD值）、SPADL4（頂4葉SPAD值）、SPADmean（頂部4張葉片的平均SPAD值）、SPADL3×L4/mean（頂3葉SPAD值×頂4葉SPAD值/頂部4張葉片的平均SPAD值）與田塊表觀供氮量之間具有顯著或極顯著的線性關(guān)系。單張葉片中，SPADL3與拔節(jié)期田塊表觀供氮量，SPADL1與抽穗期田塊表觀供氮量線性擬合的系數(shù)在年份間變化均較小，分別為0.0156，0.0154；0.0172，0.0173。年份間，2016年SPADL3×L4/mean與田塊表觀供氮量線性擬合的系數(shù)和值比2015年的拔節(jié)期依次增加了-28.70%，17.41%；抽穗期依次增加了-15.34%，56.11%。葉值模型施氮總量為表觀總吸氮量與土壤表觀供氮量之差，通過(guò)SPAD值衍生指標(biāo)可以估測(cè)土壤表觀供氮量，且抽穗期時(shí)SPAD值衍生指標(biāo)與田塊表觀供氮量的線性擬合度較拔節(jié)期時(shí)的高。拔節(jié)期時(shí)，SPADL4與SPADL3×L4/mean，SPADL3與SPADmean之間估測(cè)推薦的施氮總量較為接近，且SPADL4、SPADL3×L4/mean估測(cè)的施氮量高出SPADL3、SPADmean50%左右?；谌~值模型的變量施氮效果表明，變量區(qū)產(chǎn)量高出對(duì)照區(qū)產(chǎn)量820.68 kg·hm-2，變量區(qū)的氮素偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)利用率和貢獻(xiàn)率均明顯高于對(duì)照區(qū)，分別高出13.74%，103.45%，104.12%。確定葉值模型的一般表達(dá)式為：N=N-[(Y-)/-N]，式中N表示施氮總量（kg·hm-2），N表示水稻品種表觀總吸氮量（kg·hm-2），Y表示葉片SPAD值衍生指標(biāo)，N表示追肥之前已經(jīng)施入的氮量（kg·hm-2），、是田塊表觀供氮量（N）與葉片SPAD值衍生指標(biāo)線性關(guān)系中的斜率和截距，而田塊表觀供氮量等于土壤表觀供氮量（N）與人工已施氮量（N）之和。應(yīng)用葉值模型的變量施氮減少了產(chǎn)量差，提高了產(chǎn)量以及氮素農(nóng)學(xué)利用率、偏生產(chǎn)力和貢獻(xiàn)率。

水稻；產(chǎn)量；SPAD值衍生指標(biāo)；田塊表觀供氮量；葉值模型；變量施氮

0 引言

【研究意義】施肥模型可通過(guò)作物營(yíng)養(yǎng)需求、生長(zhǎng)環(huán)境及營(yíng)養(yǎng)診斷結(jié)果，確定作物肥料需求數(shù)量及其生育期中的分配[1]，是施肥技術(shù)的核心內(nèi)容和重要基石[2]，對(duì)解決過(guò)量施氮造成的資源浪費(fèi)以及一系列的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[3-5]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】經(jīng)多年研究和實(shí)踐，在農(nóng)作物種植上構(gòu)建了60多種施肥模型用于推薦施肥，這些模型可歸結(jié)于測(cè)土施肥法、肥料效應(yīng)函數(shù)法和營(yíng)養(yǎng)診斷法三大系統(tǒng)[2]。較早得到廣泛應(yīng)用的是肥料效應(yīng)函數(shù)模型[6-8]和目標(biāo)產(chǎn)量模型[9-10]，兩者呈相互滲透的趨勢(shì)，相輔成配方施肥的主要方法[11]。此外，研究者基于通用施肥模型構(gòu)建了生態(tài)平衡施肥模型[12-13]，生態(tài)平衡施肥模型具有測(cè)土施肥模型和肥料效應(yīng)函數(shù)模型的雙重功能[14]，肥料效應(yīng)函數(shù)模型是生態(tài)平衡施肥模型在不考慮土壤養(yǎng)分有效因素下的特例[15]。另外，中國(guó)科學(xué)家結(jié)合中國(guó)水稻生產(chǎn)特點(diǎn)，將國(guó)際水稻研究所實(shí)時(shí)實(shí)地施肥管理模式[16]發(fā)展為以水稻氮肥管理為中心的實(shí)時(shí)實(shí)地氮肥管理技術(shù)（RTNM and SSNM）[17]。實(shí)時(shí)氮肥管理（RTNM）在秧苗移栽返青后至抽穗期，間隔一定時(shí)間測(cè)定水稻主莖最上一片全展葉片的SPAD值或LCC值，將其與預(yù)先設(shè)定的SPAD或LCC閾值進(jìn)行比較，以此確定每次測(cè)定時(shí)是否施用氮肥；而實(shí)地氮肥管理（SSNM）則主要是根據(jù)施肥田塊地力基礎(chǔ)產(chǎn)量和目標(biāo)產(chǎn)量，預(yù)先估算總需肥量，再根據(jù)不同地區(qū)水稻高產(chǎn)施肥模式，分配基肥和各時(shí)期追肥比例，而在追施氮肥時(shí)再根據(jù)實(shí)測(cè)SPAD值或LCC值調(diào)節(jié)施肥量[18]。實(shí)時(shí)實(shí)地氮肥管理技術(shù)主要以葉綠素測(cè)定儀（SPAD儀）或葉色卡為主要操作工具，SPAD儀具有簡(jiǎn)便、快速、無(wú)損估計(jì)葉片含氮量的特點(diǎn)[19]，可應(yīng)用于作物氮素營(yíng)養(yǎng)快速診斷[20]。研究表明，水稻實(shí)時(shí)實(shí)地氮肥管理模式在增加產(chǎn)量、減少氮肥投入、提高氮素利用效率等方面取得了很好的效果[21-26]。【本研究切入點(diǎn)】基于SPAD儀，研究者在氮素營(yíng)養(yǎng)診斷和推薦施肥方面進(jìn)行了大量的研究[27]，而目前報(bào)道的基于SPAD值的施氮模型多處于閾值模型，鮮見(jiàn)線性或曲線施氮模型的報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究在前人大量研究的基礎(chǔ)上，繼續(xù)探索了水稻冠層SPAD值、施氮量、田塊土壤養(yǎng)分、產(chǎn)量之間的關(guān)系，并進(jìn)一步分析和構(gòu)建了一種基于SPAD值的線性施氮模型——葉值模型，旨在為基于SPAD值的水稻氮肥推薦和模型構(gòu)建提供新的方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1.1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)地 試驗(yàn)于2015—2016年在貴州省安順市西秀區(qū)舊州鎮(zhèn)文星村進(jìn)行，試驗(yàn)田土壤肥力狀況見(jiàn)表1。供試水稻品種為雜交秈稻Q優(yōu)6號(hào)（重慶市種子公司）。

表1 試驗(yàn)田基礎(chǔ)肥力狀況

1.1.2 栽培概況 試驗(yàn)Ⅰ于2015年在田塊D1、D2、D3、D4進(jìn)行，以供模型構(gòu)建所需數(shù)據(jù)。每個(gè)田塊采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)4個(gè)施氮水平，分別為N0（0）、N1（75 kg?hm-2）、N2（150 kg?hm-2）、N3（225 kg?hm-2）。每種施氮量處理采用分次施肥法，基肥（5月31日）、分蘗肥（6月10日）、促花肥（7月15日）、保花肥（8月2月）的施氮量分別占總施氮量的35%、20%、30%、15%。磷肥、鉀肥各處理施肥情況一致，磷肥作基肥一次性施用，施用量為96 kg P2O5?hm-2，鉀肥基肥和穗肥各施一半，總施用量為135 kg K2O?hm-2。氮、磷、鉀肥分別采用尿素、過(guò)磷酸鈣和氯化鉀。每個(gè)處理2次重復(fù)，小區(qū)面積為15 m2，每小區(qū)四周做高30 cm，寬20 cm的田埂包膜，包膜壓深至地下30 cm，防止水肥滲透，重復(fù)間留50 cm走道，以便田間操作及調(diào)查。水稻于2015年4月10日育秧，6月1日移栽，行株距均為30 cm×16.5 cm，每穴1苗。

試驗(yàn)Ⅱ于2016年在田塊D5、D6、D7進(jìn)行，以考察2015年試驗(yàn)結(jié)果的重演性，每個(gè)田塊設(shè)計(jì)同試驗(yàn)Ⅰ。水稻于2016年4月5日育秧，5月24日至26日移栽，行株距均為30 cm×16.5 cm，每穴1苗。

試驗(yàn)Ⅲ于2016年在面積較大的田塊D7內(nèi)劃區(qū)進(jìn)行，以考察基于變量施肥的模型應(yīng)用效果，田塊內(nèi)設(shè)變量組和對(duì)照組兩種不同施肥方式，變量組每小區(qū)穗肥追肥采用葉值模型進(jìn)行指導(dǎo)，對(duì)照組每小區(qū)穗肥追肥為變量組平均追肥量，其他條件相同。每組各設(shè)5個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積16 m2，每小區(qū)氮肥分基肥、分蘗肥、穗肥3次施入，基肥、分蘗肥按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施氮量150 kg?hm-2的35%、20%施入，磷、鉀肥同試驗(yàn)Ⅰ，小區(qū)田埂做高20 cm，組與組之間間隔40 cm。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 土壤氮素測(cè)定 試驗(yàn)田土壤全氮、堿解氮分別采用凱氏定氮法、堿解擴(kuò)散法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2 SPAD值測(cè)定 采用SPAD-502葉綠素計(jì)于拔節(jié)期（2015年7月12日至13日，2016年7月10日至12日），抽穗期（2015年8月18日至19日，2016年8月2日），每小區(qū)隨機(jī)測(cè)定5株主莖冠層頂1葉、頂2葉、頂3葉和頂4葉4張葉片，每張葉片3個(gè)測(cè)定位點(diǎn)，測(cè)定時(shí)選擇水稻全展或半展葉片測(cè)定葉長(zhǎng)1/2處及其上下3 cm，葉寬1/4或3/4的位置。每小區(qū)對(duì)應(yīng)葉位SPAD值的平均值作為該小區(qū)該葉位的SPAD值，每株測(cè)定葉位SPAD值的平均值作為該稻株的SPAD值，每小區(qū)5株稻株SPAD值的平均值作為該小區(qū)的SPAD值。

1.2.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成測(cè)定 成熟期每小區(qū)選定5 m2作為測(cè)產(chǎn)小區(qū)，單打單收，曬干后測(cè)定稻谷質(zhì)量和含水量，然后折算成含水量13.5%，計(jì)為實(shí)收產(chǎn)量。

1.2.4 田塊表觀供氮量 田塊表觀供氮量=土壤表觀供氮量+人工已施氮量，土壤表觀供氮量用土壤速效氮含量與土壤重量（2.25×106kg?hm-2）之積計(jì)算。

1.2.5 表觀總吸氮量 表觀總吸氮量為可達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)量的抽穗期田塊表觀供氮量。

1.2.6 SPAD值衍生指標(biāo) 由水稻冠層4張葉片的SPAD值通過(guò)某種數(shù)學(xué)關(guān)系處理而得，除單張葉片SPAD值和葉片平均SPAD值外，本文采用了4種SPAD值衍生指標(biāo)，分別為：SPADL4-L3=頂4葉SPAD值-頂3葉SPAD值；SPAD(L3-L4)/L3=（頂3葉SPAD值-頂4葉SPAD值）/頂3葉SPAD值；SPAD(L2-L1)/(L2+L1)=（頂2葉SPAD值-頂1葉SPAD值）/（頂2葉SPAD值+頂1葉SPAD值）；SPADL3×L4/mean=頂3葉SPAD值×頂4葉SPAD值/4張葉片平均SPAD值。

1.2.7 氮素利用率 氮素農(nóng)學(xué)利用率=（施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/施氮量；氮素偏生產(chǎn)力=施氮區(qū)產(chǎn)量/施氮量；氮素貢獻(xiàn)率=（施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量）/施氮區(qū)產(chǎn)量×100；計(jì)算時(shí)空白區(qū)產(chǎn)量采用試驗(yàn)Ⅱ中田塊D7的N0產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS v7.05和Microsoft Excel 2003進(jìn)行分析。

2 結(jié)果

2.1 產(chǎn)量與抽穗期田塊表觀供氮量的關(guān)系

由圖1可知，兩年結(jié)果均顯示，抽穗期田塊表觀供氮量與產(chǎn)量之間具有極顯著的一元二次擬合關(guān)系，2015年的擬合度2為0.5523，2016年為0.7148。由曲線關(guān)系可得，Q優(yōu)6號(hào)2015年的最高產(chǎn)量為9 264.93 kg?hm-2，此時(shí)對(duì)應(yīng)的表觀總吸氮量為575.27 kg?hm-2，而2016年的最高產(chǎn)量為11 167.97 kg?hm-2，表觀總吸氮量為546.71 kg?hm-2。兩年最高產(chǎn)量相差1 903.14 kg?hm-2，同比增加20.54%，但達(dá)到最高產(chǎn)量的表觀總吸氮量比較接近，只相差28.56 kg?hm-2，同比減少4.96%，表明對(duì)于Q優(yōu)6號(hào)，雖然年份間的光照等氣候條件會(huì)造成其產(chǎn)量上的差異，但是達(dá)到其最高產(chǎn)量時(shí)所需的表觀總吸氮量比較穩(wěn)定。

2.2 水稻拔節(jié)期、抽穗期SPAD值衍生指標(biāo)與田塊表觀供氮量的關(guān)系

由表2可知，選用的SPAD值衍生指標(biāo)與抽穗期田塊表觀供氮量的線性擬合度高于與拔節(jié)期田塊表觀供氮量擬合度，且除2016年的SPAD(L2-L1)/(L2+L1)外，各SPAD值衍生指標(biāo)與田塊表觀供氮量的線性擬合均達(dá)到極顯著相關(guān)關(guān)系。從水稻冠層4張葉片的擬合情況來(lái)看，下部葉片（L3、L4）的SPAD值與田塊表觀供氮量的關(guān)系較上部葉片（L1、L2）緊密，拔節(jié)期達(dá)到顯著或極顯著水平，抽穗期均達(dá)到極顯著水平。另外，水稻冠層4片葉片的平均SPAD值與田塊表觀供氮量均達(dá)顯著或極顯著的正相關(guān)關(guān)系。2015年SPAD值衍生指標(biāo)SPADL4-L3、SPAD(L3-L4)/L3、SPADL3×L4/mean與田塊表觀供氮量均存極顯著線性相關(guān)，但2016年3種SPAD值衍生指標(biāo)中，只有SPADL3×L4/mean與田塊表觀供氮量存在顯著線性相關(guān)。

**表示極顯著相關(guān)（P<0.01）** represents extremely significant at 0.01 level

從線性擬合的參數(shù)來(lái)看，拔節(jié)期L3的系數(shù)相對(duì)變化較小，兩年依次為0.0156，0.0154，且其值變化亦不大，兩年依次為33.8790，33.0660；抽穗期時(shí)各SPAD值衍生指標(biāo)與田塊表觀供氮量年份間的相對(duì)變化不是很大，但單張葉片中L1的系數(shù)相對(duì)變化最小，其次是L2、L4，L3的系數(shù)相對(duì)變化較大。2016年SPADL3×L4/mean的系數(shù)和值相對(duì)2015年拔節(jié)期依次增加了-28.70%，17.41%；抽穗期依次增加了-15.34%，56.11%

表2 水稻拔節(jié)期、抽穗期時(shí)田塊表觀供氮量與SPAD值衍生指標(biāo)的線性擬合關(guān)系

為SPAD值衍生指標(biāo)，為田塊表觀供氮量。*<0.05，**<0.01

is SPAD value derivative index,is apparent nitrogen supply of field. * and ** represent significantly different at 0.05 and 0.01 level

2.3 葉值模型表達(dá)式

由產(chǎn)量與抽穗期田塊表觀供氮量的關(guān)系可以確定獲得目標(biāo)產(chǎn)量相應(yīng)的表觀總吸氮量，而施氮量為表觀總吸氮量與土壤表觀供氮量之差，土壤表觀供氮量通過(guò)田塊表觀供氮量與SAPD值衍生指標(biāo)的關(guān)系，由實(shí)測(cè)SPAD值進(jìn)行估算。通過(guò)以上關(guān)系，確定了基于SPAD值的水稻施氮模型的一般數(shù)學(xué)表達(dá)式，并命名為葉值模型。葉值模型的表達(dá)式為：

N=N-[(Y-)/-N] （1）

式中，N表示施氮總量（kg?hm-2），N表示水稻品種表觀總吸氮量（kg?hm-2），Y表示葉片SPAD值衍生指標(biāo)，N表示追肥之前已經(jīng)施入的氮量（kg?hm-2），、是田塊表觀供氮量（N）與葉片SPAD值衍生指標(biāo)線性關(guān)系中的斜率和截距，而田塊表觀供氮量等于土壤表觀供氮量（N）（kg?hm-2）與人工已施氮量（N）之和。即：

Y=·N+（2）

N=N+N（3）

由于抽穗期田塊表觀供氮量與SPAD值衍生指標(biāo)具有極顯著的擬合關(guān)系，采用抽穗期時(shí)的葉值模型估算施氮總量，推薦下季種植時(shí)基肥和分蘗肥的施氮量。本文基于2015的數(shù)據(jù)，同時(shí)采用SPADL3×L4/mean作為SPAD值衍生指標(biāo)的形式參與建模，確定Q優(yōu)6號(hào)拔節(jié)期和抽穗期時(shí)的葉值模型表達(dá)式為：

拔節(jié)期：N=575.27-[(Y-27.768)/0.0331-N] （4）

抽穗期：N=575.27-[(Y-11.681)/0.0528-N] （5）

2.4 基于葉值模型的變量施氮

表3是由上述葉值模型（SPAD值衍生指標(biāo)采用SPADL3×L4/mean）對(duì)Q優(yōu)6號(hào)進(jìn)行變量施氮的最終施氮量、產(chǎn)量和氮素利用率的情況。從表3可知，基于葉值模型的變量區(qū)產(chǎn)量高出對(duì)照區(qū)820.68 kg?hm-2，檢驗(yàn)兩者差異未達(dá)顯著水平（=0.2047），變量 區(qū)產(chǎn)量最值相差僅708.33 kg?hm-2，而對(duì)照區(qū)相差 2 867.33 kg?hm-2。進(jìn)一步分析表明，變量區(qū)的產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)分別為305.59、0.03；對(duì)照區(qū)的依次分別為1 200.79、0.12，變量區(qū)小區(qū)間的產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)明顯小于對(duì)照區(qū)。此外，變量區(qū)的氮素偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)利用率和貢獻(xiàn)率均明顯高于對(duì)照區(qū)，分別高出13.74%，103.45%，104.12%。變量區(qū)的平均產(chǎn)量接近Q優(yōu)6號(hào)2016年的目標(biāo)產(chǎn)量11 167.97 kg?hm-2，僅相差338.76 kg?hm-2。說(shuō)明基于葉值模型的變量施氮在減少小區(qū)間的產(chǎn)量差時(shí)，亦可以使得推薦的施氮量滿足目標(biāo)產(chǎn)量的需求。

2.5 不同SPAD值衍生指標(biāo)葉值模型推薦施氮量的差異

結(jié)果2.2表明，SPAD值衍生指標(biāo)SPADL3、SPADL4、SPADmean以及SPADL3×L4/mean與拔節(jié)期田塊表觀供氮量的擬合關(guān)系較為顯著，將其作為參數(shù)，基于2015年和2016年的數(shù)據(jù)構(gòu)建葉值模型比較變量區(qū)平均推薦施氮量的差異，結(jié)果見(jiàn)表4。表4顯示，2015年拔節(jié)期時(shí)SPADL4、SPADL3×L4/mean估測(cè)推薦的施氮總量較為接近，而SPADL3、SPADmean之間估測(cè)的施氮總量較為接近，且SPADL4、SPADL3×L4/mean估測(cè)的施氮量高出SPADL3、SPADmean50%左右。2016年情況與之相似。不考慮Q優(yōu)6號(hào)年份間達(dá)到最高產(chǎn)量所需田塊表觀供氮量的差別，2016年的施氮總量略高于2015年，考慮到年份間的表觀總吸氮量的差異，則2016年略低于2015年，但各SPAD值衍生指標(biāo)拔節(jié)期估測(cè)的施氮量在年份間的變化均不明顯。表4中SPAD值衍生指標(biāo)（SPADL3、SPADL4、SPADmean、SPADL3×L4/mean）估測(cè)的施氮量2016年相對(duì)2015年分別只提高了4.87%、10.66%、14.14%、1.74%，其中以SPADL3×L4/mean、SPADL3變化較小。

3 討論

3.1 葉值模型中SPAD值衍生指標(biāo)

基于SPAD值的氮素營(yíng)養(yǎng)診斷及推薦施肥，需確定適宜的SPAD值衍生指標(biāo)。王紹華等[28]研究表明，SPAD(L3-L4)×100/L3與稻株（全葉）氮含量關(guān)系顯著；李剛?cè)A等[29]研究表明，穗分化期、齊穗期、成熟期水稻冠層4片葉中與總?cè)~片及植株含氮率相關(guān)系數(shù)最高者為頂3葉；姜繼萍[30]與何俊俊[31]等研究表明，水稻SPADL4-L3與施氮水平間存在明顯的相關(guān)關(guān)系；陳曉陽(yáng)等[32]研究表明，孕穗期、抽穗期水稻冠層4片葉與施氮量的相關(guān)性順序分別為頂4葉＞頂3葉＞頂2葉，頂1葉＞頂3葉＞頂2葉＞頂4葉；李杰等[33]研究表明，SPADL3×L4/mean與施氮量具有較好的擬合關(guān)系。在小麥方面，蔣阿寧等[34]研究表明，SPAD(L2-L1)/(L2+L1)較SPAD值更能反映氮素在植株體內(nèi)的時(shí)空分布特征。本研究2年數(shù)據(jù)表明，水稻冠層單張葉片的SPAD值以及SPADmean、SPADL4-L3、SPAD(L3-L4)/L3、SPADL3×L4/mean4種SPAD值衍生指標(biāo)與抽穗期田塊表觀供氮量之間均具有極顯著的相關(guān)關(guān)系，SPADL3、SPADL4、SPADmean、SPADL3×L4/mean與拔節(jié)期田塊表觀供氮量具有較好的線性擬合關(guān)系，其他幾種參考SPAD值衍生指標(biāo)擬合不顯著，這極可能與水稻品種、葉片測(cè)定位點(diǎn)以及頂1葉的選擇有關(guān)，如王紹華等[28]測(cè)定時(shí)測(cè)定位點(diǎn)為葉片上部1/3處，本研究測(cè)定時(shí)為葉片葉長(zhǎng)1/2處。采用不同的SPAD值衍生指標(biāo)，葉值模型估測(cè)的施氮總量不同，其中SPADL3在年份間的變化較小，且決策施氮總量較低。不同SPAD值衍生指標(biāo)各具優(yōu)勢(shì)，具體選擇上可依測(cè)定的簡(jiǎn)便性、相關(guān)系數(shù)的高低、推薦施氮量的大小以及參模系數(shù)的穩(wěn)定性等方面的偏好進(jìn)行綜合判斷。

表3 對(duì)照區(qū)與變量區(qū)的施氮量、產(chǎn)量以及氮素利用率

空白區(qū)產(chǎn)量為9 105.60 kg?hm-2

Yield in N-unfertilized condition was 9 105.60 kg?hm-2

表4 4種SPAD值衍生指標(biāo)估測(cè)變量區(qū)平均施氮總量的情況

3.2 葉值模型中的表觀總吸氮量

葉值模型的應(yīng)用需要知道水稻品種的表觀總吸氮量。在意義上，表觀總吸氮量表示某一水稻品種達(dá)到其目標(biāo)產(chǎn)量（本文所指為最高產(chǎn)量）時(shí)所需的土壤表觀供氮量和人工已施氮量；在數(shù)值上，表觀總吸氮量等于土壤堿解氮含量折算土壤容重后的值與人工施氮量數(shù)值之和；在關(guān)系上，表觀總吸氮量由產(chǎn)量和抽穗期田塊表觀供氮量的曲線關(guān)系來(lái)反映。眾所周知，肥料效應(yīng)函數(shù)模型即是產(chǎn)量與施氮量直接的擬合關(guān)系，葉值模型中表觀總吸氮量的確定與基于肥料效應(yīng)函數(shù)模型中施氮量的確定實(shí)質(zhì)相同，與倒線性模型[35]以及氮肥實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)[36-37]的考慮相同。此外，目標(biāo)產(chǎn)量模型中的參數(shù)涉及了土壤養(yǎng)分校正系數(shù)、單位產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量以及肥料利用率，而葉值模型的表觀總吸氮量則考慮較為簡(jiǎn)單。本研究2年數(shù)據(jù)表明，Q優(yōu)6號(hào)年份間的產(chǎn)量達(dá)顯著差異，但其表觀總吸氮量相差不大，至于Q優(yōu)6號(hào)及其他水稻品種是否存在穩(wěn)定的表觀總吸氮量，以及品種間表觀總吸氮量的差別需要進(jìn)一步的研究。

3.3 葉值模型中b值的意義

在SAPD值衍生指標(biāo)與田塊表觀供氮量的線性擬合中，當(dāng)田塊表觀供氮量為0時(shí)，SPAD值衍生指標(biāo)不為零，如本試驗(yàn)采用的拔節(jié)期葉值模型中，當(dāng)田塊表觀供氮量為0時(shí)，SPADL3×L4/mean為27.768。通用施肥模型根據(jù)質(zhì)量守恒定律將多種有效養(yǎng)分的來(lái)源和去向聯(lián)系了起來(lái)，涉及到土壤上下層的轉(zhuǎn)化，種子、灌溉、降雨等帶來(lái)的養(yǎng)分以及生物作用造成的養(yǎng)分轉(zhuǎn)化等多種特征參數(shù)[38]。同樣考慮到氮素的多種來(lái)源，對(duì)氮素和SPAD值衍生指標(biāo)進(jìn)行數(shù)理上的關(guān)系構(gòu)建，其合理的關(guān)系式可以表示為：

Y=1×(N+N+N) （6）

式中，N表示除測(cè)定計(jì)算的土壤表觀供氮量以及人工施入氮量外所有其他氮素來(lái)源提供的氮量。當(dāng)總氮素為零時(shí)，作物無(wú)法生長(zhǎng)，也就不存在葉綠素，即SPAD值衍生指標(biāo)Y為零（不考慮SPADL3×L4/mean的數(shù)學(xué)形式），由于式（2）和式（6）中Y為同一個(gè)，由式（2）、（3）、（6）整合可得：=(1-)×N+1×N。當(dāng)N為0時(shí)，有Y==1×N。其意義為值表示了除測(cè)定計(jì)算的土壤供氮量以及人工施入氮量外所有其他氮素來(lái)源提供的氮素對(duì)作物葉片的SPAD值衍生指標(biāo)的影響。當(dāng)然這只是極端情況假設(shè)，作物真實(shí)所獲得的土壤供給和人工施入的氮素也并不是兩者試驗(yàn)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單相加。施入到土壤中的氮素，與其他所有的氮素所參與的“土壤-作物-環(huán)境氣候”轉(zhuǎn)化既是復(fù)雜的也是無(wú)重復(fù)的。而基于大量SPAD值衍生指標(biāo)與田塊表觀供氮量線性擬合的值、特別是值的資料與氣候因素間的分析及其意義亦需進(jìn)一步的研究和探索。

3.4 葉值模型的應(yīng)用

與傳統(tǒng)均勻施氮不同，變量施肥注重單位地塊土壤養(yǎng)分間的差異，可以避免養(yǎng)分豐富區(qū)施肥過(guò)多，養(yǎng)分貧乏區(qū)施肥不足[39]?；谌~值模型的變量施氮效果表明，變量區(qū)保證了每個(gè)小區(qū)供氮量為目標(biāo)產(chǎn)量需求量，能減少產(chǎn)量差，產(chǎn)量也明顯高于對(duì)照區(qū)，同時(shí)提高了氮素的農(nóng)學(xué)利用率、偏生產(chǎn)力和貢獻(xiàn)率。但SPAD值的測(cè)定受多種因素的影響[40]，在應(yīng)用葉值模型時(shí)，應(yīng)考慮到這些因素。本文表3中變量區(qū)1的產(chǎn)量及氮素利用率低于對(duì)照區(qū)1，以及變量區(qū)2的氮素利用率低于對(duì)照區(qū)2極有可能受外界因素的影響導(dǎo)致葉片失綠，從而導(dǎo)致葉值模型估測(cè)的施氮量偏高。另外，本研究選用的試驗(yàn)田背景氮偏高，結(jié)果或規(guī)律能否在含氮量低的田塊實(shí)現(xiàn)，需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。葉值模型提供了一種新的基于SPAD值的水稻施氮管理方法，葉值模型中施氮總量由產(chǎn)量和SPAD值衍生指標(biāo)與田塊表觀供氮量的關(guān)系決定，實(shí)測(cè)SPAD值通過(guò)SPAD值衍生指標(biāo)與田塊表觀供氮量的關(guān)系估測(cè)土壤表觀供氮量，再由產(chǎn)量與抽穗期田塊表觀供氮量的關(guān)系確定目標(biāo)產(chǎn)量的表觀總吸氮量，表觀總吸氮量與土壤表觀供氮量之差即為施氮總量。應(yīng)用時(shí)，拔節(jié)期的葉值模型用于穗肥（促花肥、?；ǚ剩┑淖返?，抽穗期的葉值模型用于下一季基肥、分蘗肥的推薦。葉值模型帶統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，其本身的完善需進(jìn)行多年多點(diǎn)多品種的研究，其應(yīng)用實(shí)效亦需進(jìn)行更多研究之后加以更全面的評(píng)價(jià)。

4 結(jié)論

不同年份間Q優(yōu)6號(hào)目標(biāo)產(chǎn)量下的表觀總吸氮量較為穩(wěn)定，SPAD值衍生指標(biāo)SPADL3、SPADL4、SPADmean、SPADL3×L4/mean與田塊表觀供氮量之間具有顯著或極顯著的線性關(guān)系，不受年份和生育時(shí)期的影響。本研究提供了一種新的基于SPAD值的水稻施氮模型——葉值模型，其施氮總量為水稻品種表觀總吸氮量與土壤表觀供氮量之差，而土壤表觀供氮量可由SPAD值衍生指標(biāo)進(jìn)行估測(cè)。基于葉值模型的水稻變量施氮可減少產(chǎn)量差，提高產(chǎn)量以及氮素的農(nóng)學(xué)利用率、偏生產(chǎn)力和貢獻(xiàn)率。

[1] 白由路. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料研究的回顧與展望. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 48(17): 3477-3492.

Bai Y L. Review on research in plant nutrition and fertilizers., 2015, 48(17): 3477-3492. (in Chinese)

[2] 侯彥林，陳守倫. 施肥模型研究綜述. 土壤通報(bào), 2004, 35(4): 493-501.

Hou Y L, Chen S L. Summarization of fertilization model research., 2004, 35(4): 493-501. (in Chinese)

[3] 徐富賢, 熊洪, 謝戎, 張林, 朱永川, 郭曉藝, 楊大金, 周興兵, 楊茂發(fā). 水稻氮素利用效率的研究進(jìn)展及其動(dòng)向. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2009, 15(5): 1215-1225.

Xu F X, Xiong H, Xie R, Zhang L, Zhu Y C, Guo X Y, Yang D J, Zhou X B, Yang M F. Advance of rice fertilizer-nitrogen use efficiency., 2009, 15(5): 1215-1225. (in Chinese)

[4] Galloway J N, Townsend A R, Erisman J W, Bekunda M, Cai Z, Freney J R, Martinelli L A, Seitzinger S P, Sutton M A. Transformation of the nitrogen cycle: recent trends, questions, and potential solutions., 2008, 320(5878): 889-892.

[5] Lei B, XU Y, Tang Y, Hauptfleisch K. Shifts in carbon stocks through soil profiles following management change in intensive agricultural systems.2015, 6(3): 304-314.

[6] Afzala S, Islamb M, Obaid-Ur-Rehmanc. Application of mitscherlich-bray equation for fertilizer use on groundnut., 2014, 45(12): 1636-1645.

[7] 祁大成, 馮旭東, 董紅梅, 王洪波, 劉萍, 吳學(xué)文. 花生“3414”肥料效應(yīng)試驗(yàn)及推薦施肥分析. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 50(14): 2831-2834.

Qi D C, Feng X D, Dong H M, Wang H B, Liu P, Wu X W. “3414” fertilizer trial of peanut and analysis on the optimal fertilization amounts., 2011, 50(14): 2831-2834. (in Chinese)

[8] 戢林, 張錫洲, 李廷軒. 基于“3414”試驗(yàn)的川中丘陵區(qū)水稻測(cè)土配方施肥指標(biāo)體系構(gòu)建. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 44(1): 84-92.

Ji L, Zhang X Z, Li T X. Establishing fertilization recommendation index of paddy soil based on the“3414”field experiments in the middle of Sichuan hilly regions., 2011, 44(1): 84-92. (in Chinese)

[9] Miransari M, Mackenzie F. Development of a soil N test for fertilizer requirement for wheat., 2011, 34(5): 762-777.

[10] 杜君, 孫克剛, 白由路, 楊俐蘋(píng), 盧艷麗, 王磊, 王賀. 北方褐土區(qū)冬小麥養(yǎng)分平衡施肥參數(shù)研究. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2015, 21(5): 1113-1122.

Du J, Sun K G, Bai Y L, Yang L P, Lu Y L, Wang L, Wang H. Study on parameters of balanced fertilization for winter wheat in cinnamon soil in northern China., 2015, 21(5): 1113-1122. (in Chinese)

[11] 金耀青. 配方施肥的方法及其功能——對(duì)我國(guó)配方施肥工作的評(píng)述. 土壤通報(bào), 1989, 20(1): 46-48, 33.

Jin Y Q. Method and function of formula fertilization—Comment on the application of formula fertilization in China., 1989, 20(1): 46-48, 33. (in Chinese)

[12] 侯彥林. “生態(tài)平衡施肥”的理論基礎(chǔ)和技術(shù)體系. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2000, 20(4): 653-658.

HOU Y L. Theory and technological system of ecological balanced fertilization., 2000, 20(4): 653-658. (in Chinese)

[13] 侯彥林. 肥效評(píng)價(jià)的生態(tài)平衡施肥理論體系、指標(biāo)體系及其實(shí)證. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 30(7):1257-1266.

HOU Y L. Theory system, index system of ecological balanced fertilization and demonstration for fertilizer efficiency evaluation., 2011, 30(7): 1257-1266. (in Chinese)

[14] 黃治平, 米長(zhǎng)虹, 侯彥林, 劉書(shū)田, 鄭宏艷, 王農(nóng), 蔡彥明, 王鑠今, 侯顯達(dá). 生態(tài)平衡施肥模型與目標(biāo)產(chǎn)量施肥模型比較研究. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào), 2014, 31(6): 495-499.

Huang Z P, Mi C H, HOU Y L, Liu S T, Zheng H Y, Wang N, Cai Y M, Wang S J, Hou X D. Comparison of target yield method and ecological balanced fertilization model., 2014, 31(6): 495-499. (in Chinese)

[15] 鄭宏艷, 劉書(shū)田, 侯彥林, 米長(zhǎng)虹, 黃治平, 王農(nóng), 蔡彥明, 王鑠今, 侯顯達(dá). 生態(tài)平衡施肥模型與肥料效應(yīng)函數(shù)模型關(guān)系研究. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào), 2014, 31(6): 500-505.

Zheng H Y, Liu S T, Hou Y L, Mi C H, Huang Z P, Wang N, Cai Y M, Wang S J, Hou X D. Relationship of ecological balanced fertilization model and fertilizer effect function method., 2014, 31(6): 500-505. (in Chinese)

[16] 彭少兵, 黃見(jiàn)良, 鐘旭華, 楊建昌, 王光火, 鄒應(yīng)斌, 張福鎖, 朱慶森, Roland Buresh, Christian Witt. 提高中國(guó)稻田氮肥利用率的研究策略. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2002, 35(9): 1095-1103.

Peng S B, Huang J L, Zhong X H, Yang J C, Wang G H, Zou Y B, Zhang F S, Zhu Q S, Roland B,Christian W. Research strategy in improving fertilizer-nitrogen use efficiency of irrigated rice in China., 2002, 35(9): 1095-1103. (in Chinese)

[17] 賀帆. 實(shí)時(shí)實(shí)地氮肥管理對(duì)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和氮效率影響的研究[D]. 武漢: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2006.

He F. Studies on the effects of grain yield, rice quality and nitrogen use efficiency in irrigated rice system based on real-time and site-specific nitrogen management[D]. Wuhan: Huazhong Agricultural University, 2006. (in Chinese)

[18] 賀帆, 黃見(jiàn)良, 崔克輝, 王強(qiáng), 湯蕾蕾, 龔偉華, 徐波, 彭少兵, Buresh R J. 實(shí)時(shí)實(shí)地氮肥管理對(duì)不同雜交水稻氮肥利用率的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008, 41(2): 470-479.

He F, Huang J L, Cui K H, Wang Q, Tang L L, Gong W H, Xu B, Peng S B, Buresh R J. Effect of real-time and site-specific nitrogen management on various hybrid rice., 2008, 41(2):470-479. (in Chinese)

[19] Peng S B, Garcia F V, Laza R C, Sanico A L, Visperas R M, Cassman K G. Adjustment for specific leaf weight improves chlorophyll meter's estimate of rice leaf nitrogen concentration., 1993, 85(5): 987-990.

[20] 張金恒, 王珂, 王人潮. 葉綠素計(jì)SPAD-502在水稻氮素營(yíng)養(yǎng)診斷中的應(yīng)用. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2003, 31(2): 177-180.

Zhang J H, Wang K, Wang R C. Application of chlorophyll meter SPAD-502 in diagnosis of nitrogen status and nitrogenous fertilizer in rice.(), 2003, 31(2):177-180. (in Chinese)

[21] 劉立軍, 徐偉, 桑大志, 劉翠蓮, 周家麟, 楊建昌. 實(shí)地氮肥管理提高水稻氮肥利用效率. 作物學(xué)報(bào), 2006, 32(7): 987-994.

Liu L J, Xu W, Sang D Z, Liu C L, Zhou J L, Yang J C. Site-specific nitrogen management increases fertilizer-nitrogen use efficiency in rice., 2006, 32(7): 987-994. (in Chinese)

[22] 賀帆, 黃見(jiàn)良, 崔克輝, 曾建敏, 徐波, 彭少兵, Buresh R J. 實(shí)時(shí)實(shí)地氮肥管理對(duì)水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007, 40(1): 123-132.

He F, Huang J L, Cui K H, Zeng J M, Xu B, Peng S B, Buresh R J. Effect of real-time and site-specific nitrogen management on rice yield and quality., 2007, 40(1): 123-132. (in Chinese)

[23] 劉立軍, 楊立年, 孫小淋, 王志琴, 楊建昌. 水稻實(shí)地氮肥管理的氮肥利用效率及其生理原因. 作物學(xué)報(bào), 2009, 35(9): 1672-1680.

Liu L J, Yang L N, Sun X L, Wang Z Q, Yang J C. Fertilizer-nitrogen use efficiency and its physiological mechanism under site-specific nitrogen management in rice., 2009, 35(9): 1672-1680. (in Chinese)

[24] 徐國(guó)偉, 談桂露, 王志琴, 劉立軍, 楊建昌. 秸稈還田與實(shí)地氮肥管理對(duì)直播水稻產(chǎn)量、品質(zhì)及氮肥利用的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 42(8): 2736-2746.

Xu G W, Tan G L, Wang Z Q, Liu L J, Yang J C. Effects of wheat-residue application and site-specific nitrogen management on grain yield and quality and nitrogen use efficiency in direct-seeding rice., 2009, 42(8): 2736-2746. (in Chinese)

[25] 范樂(lè)樂(lè), 馮躍華, 何騰兵, 潘劍, 田晉文, 紀(jì)洪亭, 宋碧. 黔中地區(qū)實(shí)地氮肥管理對(duì)水稻產(chǎn)量、干物質(zhì)積累量及氮肥利用率的影響. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2011, 27(27): 184-190.

Fan L L, Feng Y H, He T B, Pan J, Tian J W, Ji H T, Song B. Effects of site-specific nitrogen management on yield and dry matter accumulation and fertilizer-N use efficiency of rice in the central areas of Guizhou province., 2011, 27(27): 184-190. (in Chinese)

[26] 易瓊, 趙士誠(chéng), 張秀芝, 楊利, 熊桂云, 何萍. 實(shí)時(shí)實(shí)地氮素管理對(duì)水稻產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2012, 18(4):777-785.

Yi Q, Zhao S C, Zhang X Z, Yang L, Xiong G Y, He P. Yield and nitrogen use efficiency as influenced by real time and site specific nitrogen management in two rice cultivars., 2012, 18(4):777-785. (in Chinese)

[27] 戈長(zhǎng)水, 應(yīng)武, 楊虎, 楊京平. 葉綠素計(jì)(SPAD-502)在水稻氮素營(yíng)養(yǎng)診斷和推薦施肥中的應(yīng)用、研究及展望. 農(nóng)業(yè)科技通訊, 2014(2): 8-13.

Ge C S, Ying W, YAng H, YAng J P. Application, research and prospect of chlorophyll meter(SPAD-502) in the diagnosis and recommendation of nitrogen nutrition in rice., 2014(2): 8-13. (in Chinese)

[28] 王紹華, 曹衛(wèi)星, 王強(qiáng)盛, 丁艷鋒, 黃丕生, 凌啟鴻. 水稻葉色分布特點(diǎn)與氮素營(yíng)養(yǎng)診斷. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2002, 35(12): 1461-1466.

Wang S H, Cao W X, Wang Q S, Ding Y F, Huang P S, Ling Q H. Positional distribution of leaf color and diagnosis of nitrogen nutrition in rice plant., 2002, 35(12): 1461-1466. (in Chinese)

[29] 李剛?cè)A, 薛麗紅, 尤娟, 王紹華, 丁艷鋒, 吳昊, 楊文祥. 水稻氮素和葉綠素SPAD葉位分布特定和氮素診斷的葉位選擇. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007, 40(6): 1127-1134.

Li G H, Xue L H, You J, Wang S H, Ding Y F, Wu H, Yang W X. Spatial distribution of leaf N content and SPAD value and determination of the suitable leaf for N diagnosis in rice., 2007, 40(6): 1127-1134. (in Chinese)

[30] 姜繼萍, 楊京平, 楊正超, 鄒俊良, 戈長(zhǎng)水. 不同氮素水平下水稻葉片及相鄰葉位SPAD值變化特征. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版), 2012, 38(2): 166-174.

Jiang J P, Yang J P, Yang Z C, Zou J L, Ge C S. Dynamic characteristics of SPAD value of rice leaf and adjacent leaf under different N application rates., 2012, 38(2): 166-174. (in Chinese)

[31] 何俊俊, 楊京平, 楊虎, 趙杏, 葉欣怡. 光照及氮素水平對(duì)水稻冠層葉片SPAD值動(dòng)態(tài)變化的影響. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版), 2014, 40(5): 495-504.

He J J, Ying J P, Yang H, Zhao X, Ye X Y. Effects of light intensity and nitrogen supply on the dynamic characteristics of leaf SPAD value of rice canopy., 2014, 40(5): 495-504. (in Chinese)

[32] 陳曉陽(yáng), 錢(qián)秋平, 趙秀峰, 蔣梅巧. 水稻葉片SPAD空間分布與氮素營(yíng)養(yǎng)及種植密度的關(guān)系. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2013, 25(5): 13-15.

Chen X Y, Qian Q P, Zhao X F, Jiang M Q. SPAD spatial distribution of rice leaf and its relationship with nitrogen nutrition and planting density., 2013, 25(5): 13-15.(in Chinese)

[33] 李杰, 馮躍華, 王旭, 許桂玲, 麻井彪, 吳彥利, 李香玲, 葉勇, 黃佑崗, 牟桂婷. 水稻葉片SPAD值分布特征及其與施氮量的關(guān)系. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 48(1): 38-45.

LI J, FENG Y H, WANG X, XU G L, MA J B, WU Y L, LI X L, YE Y, HUANG Y G, MOU G T. Distribution characteristics of SPAD value of rice leaf and its relationship with nitrogen rate., 2017, 48(1): 38-45. (in Chinese)

[34] 蔣阿寧, 黃文江, 劉克禮, 王紀(jì)華, 趙春江, 劉良云. 利用葉綠素計(jì)進(jìn)行冬小麥變量施肥及其效應(yīng)研究. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2007,13(6): 1092-1097.

Jiang A N, Huang W J, Liu K L, Wang J H, Zhao C J, Liu L Y. Study on chlorophyll meter-based variable rate fertilizer application and influence on winter wheat., 2007, 13(6): 1092-1097. (in Chinese)

[35] 楊靖一, Wadsworth G A, Greenwood D J. 三種蔬菜氮肥效應(yīng)曲線的比較研究. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 1995, 1(1): 71-78.

Yang J Y, Wadsworth G A, Greenwood D J. A comparison study of three types of N-fertilizer response curves on vegetables., 1995, 1(1): 71-78. (in Chinese)

[36] 陳新平, 李志宏, 王興仁, 張福鎖. 土壤、植株快速測(cè)試推薦施肥技術(shù)體系的建立與應(yīng)用. 土壤肥料, 1999(2): 6-10.

Chen X P, Li Z H, Wang X R, Zhang F S. Development and application of the recommended fertilization system based on soil and plant fast testing., 1999(2): 6-10. (in Chinese)

[37] 雋英華, 汪仁, 孫文濤, 邢月華. 基于土壤硝態(tài)氮測(cè)試的春玉米氮肥實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù). 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料報(bào), 2013, 19(5): 1248-1256.

Juan Y H, Wang R, Sun W T, Xing Y H. Real-time nitrogen management for spring maize using the soil nitrate-N test., 2013, 19(5): 1248-1256. (in Chinese)

[38] 侯彥林. 通用施肥模型及其應(yīng)用. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2011, 30(10): 1917-1924.

Hou Y L. Universal fertilization model and its application., 2011, 30(10): 1917-1924. (in Chinese)

[39] 曲桂寶, 田耘. 變量施肥的實(shí)現(xiàn)過(guò)程及其發(fā)展前景. 中國(guó)農(nóng)機(jī)化, 2005(4): 50-52.

Qu G B, Tian Y. The actualize process of variable rate fertilization and its foreground of development., 2005(4): 50-52. (in Chinese)

[40] 李剛?cè)A, 丁艷鋒, 薛利紅, 王紹華. 利用葉綠素計(jì)（SPAD一502）診斷水稻氮素營(yíng)養(yǎng)和推薦追肥的研究進(jìn)展. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2005, 11(3): 412-416.

Li G H, Ding Y F, Xue L H, Wang S H. Research progress on diagnosis of nitrogen nutrition and fertilization recommendation for rice by use chlorophyll mete., 2005, 11(3): 412-416. (in Chinese)

（責(zé)任編輯 楊鑫浩）

Construction and Application Effect of the Leaf Value Model Based on SPAD Value in Rice

LI Jie1,2, FENG YueHua1, MOU GuiTing1, XU GuiLing1, LUO QiangXin1, LUO KangJie1, HUANG ShiFeng1, SHI Xin1, GUAN ZhengCe1, YE Yong1, HUANG YouGang1

(1College of Agronomy, Guizhou University, Guiyang 550025;2Qiandongnan Vocational and Technical College for Nationalities, Kaili 556000,Guizhou)

The relationship of different plots, nitrogen application amount, SPAD value derivative index and yield was studied to construct linear model of nitrogen rate based on SPAD value in rice, so as to easily, quickly, perfectly recommend nitrogen rate.The experiment was conducted by using Qyou6 as the materials with four nitrogen levels (0, 75, 150, 225 kg?hm-2) in 2015 and 2016. We compared the relationship between yield and apparent nitrogen supply of field, and between SPAD value derivative index and apparent nitrogen supply of field in this experiment. And the effect of variable nitrogen application based on leaf value model was also studied.The results showed that, curve relationship between yield and apparent nitrogen supply of field at heading stage was extremely significant positive correlation, and2of two years was 0.5523, 0.7148, respectively. In this fitting relationship, the higher yield of every years was 9 264.93 kg?hm-2, 11 167.97 kg?hm-2. The difference of maximum yield was 1 903.14 kg?hm-2in two years, and yield in 2016 was 20.54% higher than that in 2015. But the apparent total nitrogen uptake of the highest yield in different years were close, which was 575.27 kg?hm-2, 546.71 kg?hm-2, respectively. And the difference of apparent total nitrogen uptake was only 28.56 kg?hm-2, and apparent total nitrogen uptake was -4.96% higher than in 2015. The linear relationships between SPADL3(SPAD value of third leaf), SPADL4(SPAD value of fourth leaf), SPADmean(average SPAD value of four leaves), SPADL3×L4/mean(product of SPAD value of third leaf and SPAD value of fourth leaf divided by average SPAD value of four leaves)and apparent nitrogen supply of field were significant or extremely significant under different growth period and year. On single leaf, the change of slope of linear relationship between SPADL3and apparent nitrogen supply was smaller at jointing stage in years, and value of slope was 0.0156 in 2015, 0.0154 in 2016, respectively. At heading stage, the slope of linear relationship between SPADL1and apparent nitrogen supply in 2015 and 2016 was 0.0172, 0.0173, respectively. At joining and heading stage of different years, the slope and origin of linear relationship between SPADL3×L4/meanand apparent nitrogen supply of 2016 increased by -28.70%, 17.41%; -15.34%, 56.11% than that of 2015, respectively. Constructing a new rice nitrogen model based on SPAD value, which was called the leaf value model. The total nitrogen rate of leaf value model was difference between apparent total nitrogen uptake and apparent nitrogen supply of soil, and it could estimate apparent nitrogen supply of soil by measured value of SPAD value derivative index. And2of linear fitting between SPAD value derivative index and apparent nitrogen supply of field at heading stage was higher than that at jointing stage. At joining stage, the total nitrogen rate which was estimated by SPADL4or SPADL3×L4/meanwas close with that was estimated by SPADL3or SPADmean, and the former was 50% higher than the later. The effect of variable nitrogen application based on leaf value model showed that yield of variable area was 820.68 kg?hm-2higher than that of control area, and nitrogen partial productivity and nitrogen agronomic efficiency of variable area was 13.74%, 103.45% higher than that of control area, respectively. A general expression for leaf value model was N=N-[(Y-)/-N], where N, N, Y, Nmeant total nitrogen application rate (kg?hm-2), apparent total nitrogen uptake (kg?hm-2), SPAD value derivative index, base-tiller fertilizer amount (kg?hm-2), respectively, and,was slope and origin of linear relationship betweent apparent nitrogen supply of field (N) and SPAD value derivative index (Y), and Nwas sum of nitrogen content of soil (kg?hm-2) and already manure amount.Variable nitrogen application based on leaf value model could reduce yield difference and increase yield, nitrogen agronomic efficiency, nitrogen partial productivity and nitrogen contribution rate.

rice; yield; SPAD value derivative index; apparent nitrogen supply of field; leaf value model; variable nitrogen

2017-04-20；

2017-09-13

國(guó)家自然科學(xué)基金（31360311）、國(guó)家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)（201503118-03）、貴州省農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目（黔科合NY [2013]3005）、貴州省作物學(xué)省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)計(jì)劃（黔學(xué)位合字ZDXK[2014]8）、貴州省普通高等學(xué)校糧油作物遺傳改良與生理生態(tài)特色重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（黔教合KY字[2015]333）

李杰，E-mail：guizhoutianxin@163.com。

馮躍華，E-mail：fengyuehua2006@126.com