本發(fā)明涉及的是農(nóng)業(yè)高產(chǎn)施肥與面源污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于土壤地力和冠層光譜的水稻高產(chǎn)診斷施氮肥方法。
背景技術(shù)：
糧食生產(chǎn)離不開(kāi)化肥的施用，目前我國(guó)農(nóng)田化肥用量普遍過(guò)高，導(dǎo)致化肥利用率低下，化肥造成的面源污染現(xiàn)象突出。我國(guó)稻田單季氮肥用量平均為12公斤/畝，比世界平均用量高出65％左右；太湖流域部分高產(chǎn)田的單季氮肥用量更是高達(dá)18-22公斤/畝，其中氮肥利用率僅有30％-35％，大量化肥氮的使用不僅不利于水稻高產(chǎn)，還會(huì)污染地下水、使江河湖泊富營(yíng)養(yǎng)化。為了防治農(nóng)田化肥面源污染，中央政府明確提出，到2020年，在保證糧食安全的前提下要實(shí)現(xiàn)化肥零增長(zhǎng)，這就要求我們必須兼顧高產(chǎn)和環(huán)境需求。因此，如何根據(jù)土壤地力和作物高產(chǎn)的養(yǎng)分需求進(jìn)行因地因作物的精確施肥，從而提高氮肥利用率，確保高產(chǎn)，是目前亟待解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。
而目前傳統(tǒng)的水稻高產(chǎn)施肥方法如測(cè)土配方施肥法多采用目標(biāo)產(chǎn)量吸氮量減去土壤基礎(chǔ)供氮量或者無(wú)氮空白區(qū)作物吸氮量計(jì)算出合理施氮量，在此基礎(chǔ)上根據(jù)傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)分配基追比，往往基肥用量偏多。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的實(shí)地氮肥管理方法(ssnm)在此基礎(chǔ)上利用葉綠素儀(spad-502儀)或者葉色卡測(cè)定出來(lái)的葉片spad值或葉色對(duì)追肥用量進(jìn)行調(diào)整，可有效避免氮肥的過(guò)多投入，但診斷精度受測(cè)定葉片、具體測(cè)定位置等的影響，需要測(cè)定多張葉片；此外具體追肥用量確定時(shí)并沒(méi)有考慮追肥時(shí)期對(duì)氮肥利用率的影響。因此，如何綜合考慮土壤地力對(duì)前期用肥比例的影響、追肥時(shí)期對(duì)氮肥利用率的影響、單葉測(cè)定對(duì)群體氮素診斷精度的影響，發(fā)展一種新的施肥方法是急需解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種基于土壤地力和冠層光譜的水稻高產(chǎn)診斷施氮肥方法，能夠提高水稻氮肥利用率，提高水稻產(chǎn)量，減少氮素?fù)p失造成的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到精確施氮、提高肥料利用率、減少氮素?fù)p失、確保水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的目的。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種基于土壤地力和冠層光譜的水稻高產(chǎn)診斷施氮肥方法，包括基于土壤地力和目標(biāo)產(chǎn)量的水稻合理施氮量確定、基于土壤地力的高產(chǎn)水稻氮素適宜前后期分配比例、基于土壤地力的基肥和蘗肥分配比例確定、基于水稻冠層光譜的氮素營(yíng)養(yǎng)實(shí)時(shí)診斷方法以及相關(guān)參數(shù)的校準(zhǔn)方法、基于水稻冠層ndvi的追肥用量計(jì)算方法以及穗肥的配套施用方法：
其中，第一步，首先公開(kāi)了基于土壤地力和目標(biāo)產(chǎn)量的水稻合理施氮量確定：即根據(jù)水稻高產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)量(y)和百公斤稻谷吸氮量(n100)計(jì)算出水稻需氮量(gnu)(公式1)，其中目標(biāo)產(chǎn)量(y)可設(shè)定為該區(qū)域同類(lèi)品種的最高產(chǎn)量或者在平均產(chǎn)量的基礎(chǔ)上增加5％，百公斤稻谷吸氮量(n100)，常規(guī)粳稻取值為2.1，常規(guī)秈稻為1.8，雜交稻為1.7。
第二步，公開(kāi)了基于土壤地力的高產(chǎn)水稻氮素適宜前后期分配比例：太湖流域一季中稻地區(qū)，對(duì)于低地力土壤，前期(基肥與蘗肥)與后期(促花肥、穗肥和粒肥等)分配比例為6：4，中地力和高地力土壤，分配比例為5：5；雙季稻區(qū)前期與后期的適宜用肥比例以7：3為宜，其中，低地力土壤是指不施氮肥時(shí)水稻基礎(chǔ)產(chǎn)量低于正常施肥水稻產(chǎn)量的70％，或者土壤全氮含量低于1.5％，且有機(jī)質(zhì)含量低于2.0％。
第三步，公開(kāi)了基于土壤地力的基肥和蘗肥分配比例的確定以及基蘗肥的施用方法：太湖流域一季中稻地區(qū)，對(duì)于低地力土壤，基肥的比例以占前期用肥的30-40％為宜，在田塊翻耕時(shí)深施下去，60-70％的前期用肥要在插秧后10-12天施用，以促進(jìn)分蘗，為高產(chǎn)搭好豐產(chǎn)架子；對(duì)于中高地力土壤，基肥與蘗肥的分配比例對(duì)產(chǎn)量無(wú)顯著影響，不做具體限制；對(duì)于雙季稻區(qū)，基蘗肥的運(yùn)籌比例統(tǒng)一按照3：7進(jìn)行分配，即基肥占30％，蘗肥占70％。低地力土壤的定義如前所述?；适┯迷谕恋胤熬鶆蛉鍪?，然后深耕(10-15厘米)，使肥料深埋入地下。基肥推薦施用三元復(fù)合配方肥，氮磷鉀比例以1：0.4：1為宜。蘗肥推薦施用尿素，采用以水帶氮的方法，即水稻水層落干后，將肥料均勻撒施到田里，然后緩慢灌水，小水細(xì)流，使肥料隨水溶解后逐漸滲透到土壤里。肥料用量等于施氮量(f)除以肥料的含氮量。
第四步，公開(kāi)了基于水稻冠層光譜的氮素營(yíng)養(yǎng)實(shí)時(shí)診斷方法以及相關(guān)參數(shù)的校準(zhǔn)方法：采用目前市場(chǎng)上常用的冠層光譜儀(greenseeker)或植被指數(shù)監(jiān)測(cè)儀如ndvi儀，要求必須含有可見(jiàn)光區(qū)域(vis：500-680nm)和近紅外光區(qū)域(nir：710-1500nm)中的兩個(gè)波段，最好帶有主動(dòng)光源。每塊稻田選擇5個(gè)能代表整個(gè)田塊長(zhǎng)勢(shì)的點(diǎn)，離水稻冠層頂部1米高，垂直向下測(cè)定冠層反射光譜，每點(diǎn)測(cè)定5次，求平均值作為該點(diǎn)的光譜測(cè)定值，計(jì)算冠層ndvi(公式2)；然后求多點(diǎn)平均的ndvi值作為該田塊的ndvi測(cè)定值。如果5個(gè)點(diǎn)測(cè)定值的變異系數(shù)超過(guò)10％，則需要增測(cè)3個(gè)點(diǎn)。
其中rnir為近紅外波段的反射率，rvis為可見(jiàn)光波段的反射率。如果可見(jiàn)光區(qū)域和近紅外區(qū)域有多個(gè)波段，則取整個(gè)區(qū)域的平均反射率。
然后，利用冠層ndvi，用公式(3)計(jì)算水稻目前氮積累量(pnu)。
pnu＝a+b×exp(c×ndvi)
(3)
其中，a.b.c主要受水稻種植區(qū)以及品種特性的影響。對(duì)于太湖流域一季中稻，建議取值為28.11，1.82e-05和16.94；對(duì)于江西雙季稻區(qū)，早稻a，b，c建議取值為0，3.369和4.7891。如果有條件，可以對(duì)公式(3)中的參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)后再進(jìn)行診斷，以提高診斷精度。參數(shù)校準(zhǔn)方法為選用當(dāng)?shù)厮酒贩N種植田塊5塊以上，分別測(cè)定冠層ndvi，并破壞性取樣3-5穴，烘干稱干重后計(jì)算群體生物量(w＝每穴干重×密度，kg/ha)，然后磨碎測(cè)定水稻植株氮含量nc(％)，計(jì)算水稻吸氮量(nu＝w×nc/100，kg/ha)。在此基礎(chǔ)，將冠層ndvi和水稻吸氮量的數(shù)據(jù)利用公式(2)的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行擬合，若擬合方程的r2在0.70以上，則表明校準(zhǔn)成功，即可用新方程來(lái)進(jìn)行水稻吸氮量的光譜診斷。如果擬合方程的r2小于0.70，則需要增加取樣的田塊數(shù)，直至擬合方程的r2大于0.70。
第五步，公開(kāi)了基于水稻冠層ndvi的追肥用量計(jì)算方法以及穗肥的配套施用方法：追肥用量(f，kg/ha)等于目標(biāo)產(chǎn)量需氮量(gnu，kg/ha)減去當(dāng)前作物需氮量(pnu，kg/ha)后除以肥料利用率(nue)，具體計(jì)算公式如公式(4)。
f＝(gnu-pnu)/nue
(4)
其中，氮肥利用率取值為0.65。具體施肥時(shí)仍需根據(jù)所采用的肥料種類(lèi)折算成具體肥料用量，肥料用量等于需追氮量(f)除以肥料的含氮量，建議采用尿素，肥料含氮量為47％。穗肥的施用采用以水帶氮的方法，即水稻擱田期結(jié)束后，將肥料均勻撒施到田里，然后緩慢灌水，小水細(xì)流，使肥料隨水進(jìn)入擱田產(chǎn)生的土壤細(xì)紋里，從而達(dá)到肥料深施的目的。
本發(fā)明的有益效果：操作簡(jiǎn)便，而且可以針對(duì)每一個(gè)田塊進(jìn)行區(qū)別化施肥，真正做到因田按需施肥，減少氮肥用量，提高肥料利用率，減少氮素?fù)p失造成的面源污染風(fēng)險(xiǎn)，還能保證持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)境效益。
(1)以不犧牲土壤地力為前提，保證水稻高產(chǎn)的可持續(xù)，因此，水稻高產(chǎn)需氮量的計(jì)算中不需要減去土壤基礎(chǔ)供氮量部分，簡(jiǎn)便了計(jì)算，克服了以往土壤基礎(chǔ)供氮量數(shù)據(jù)難以準(zhǔn)確獲取等問(wèn)題。
(2)根據(jù)土壤地力對(duì)水稻生育期內(nèi)的運(yùn)籌進(jìn)行調(diào)整，使得供肥曲線能符合不同土壤條件下水稻的高產(chǎn)需氮曲線，從而能在保證高產(chǎn)的基礎(chǔ)上減少施氮量，減少氮素?fù)p失。
(3)利用作物長(zhǎng)勢(shì)反映出來(lái)的冠層光譜指數(shù)來(lái)診斷施肥，真正實(shí)現(xiàn)了按苗按需施肥，可有效避免施肥不足造成的產(chǎn)量偏低或施肥過(guò)多造成的肥料浪費(fèi)等問(wèn)題，確保水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。
(4)穗肥的氮肥利用率采用0.65，穗肥計(jì)算中肥料利用率的取值考慮了氮肥施用時(shí)間對(duì)氮肥利用率的影響，不會(huì)造成施肥量偏高的現(xiàn)象。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明；
圖1為本發(fā)明實(shí)施例4的對(duì)比效果圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
參照?qǐng)D1，本具體實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案：一種基于土壤地力和冠層光譜的水稻高產(chǎn)診斷施氮肥方法，包括基于土壤地力和目標(biāo)產(chǎn)量的水稻合理施氮量確定、基于土壤地力的高產(chǎn)水稻氮素適宜前后期分配比例、基于土壤地力的基肥和蘗肥分配比例確定以及基蘗肥的施用方法、基于水稻冠層光譜的氮素營(yíng)養(yǎng)實(shí)時(shí)診斷方法以及相關(guān)參數(shù)的校準(zhǔn)方法、基于水稻冠層ndvi的追肥用量計(jì)算方法以及穗肥的配套施用方法：
其中，第一步，首先公開(kāi)了基于土壤地力和目標(biāo)產(chǎn)量的水稻合理施氮量確定：即根據(jù)水稻高產(chǎn)目標(biāo)產(chǎn)量(y)和百公斤稻谷吸氮量(n100)計(jì)算出水稻需氮量(gnu)(公式1)，其中目標(biāo)產(chǎn)量(y)可設(shè)定為該區(qū)域同類(lèi)品種的最高產(chǎn)量或者在平均產(chǎn)量的基礎(chǔ)上增加5％，百公斤稻谷吸氮量(n100)，常規(guī)粳稻取值為2.1，常規(guī)秈稻為1.8，雜交稻為1.7。
為了水稻高產(chǎn)的可持續(xù)，氮肥管理應(yīng)該以不犧牲土壤地力為前提，即不額外從土壤中帶走養(yǎng)分，因此，水稻高產(chǎn)需氮量沒(méi)有減去土壤基礎(chǔ)供氮量部分，簡(jiǎn)便了計(jì)算。
第二步，公開(kāi)了基于土壤地力的高產(chǎn)水稻氮素適宜前后期分配比例：太湖流域一季中稻地區(qū)，對(duì)于低地力土壤，前期(基肥與蘗肥)與后期(促花肥、穗肥和粒肥等)分配比例為6：4，中地力和高地力土壤，分配比例為5：5；雙季稻區(qū)前期與后期的適宜用肥比例以7：3為宜，其中，低地力土壤是指不施氮肥時(shí)水稻基礎(chǔ)產(chǎn)量低于正常施肥水稻產(chǎn)量的70％，或者土壤全氮含量低于1.5％，且有機(jī)質(zhì)含量低于2.0％。
第三步，公開(kāi)了基于土壤地力的基肥和蘗肥分配比例的確定以及基蘗肥的施用方法：太湖流域一季中稻地區(qū)，對(duì)于低地力土壤，基肥的比例以占前期用肥的30-40％為宜，在田塊翻耕時(shí)深施下去，60-70％的前期用肥要在插秧后10-12天施用，以促進(jìn)分蘗，為高產(chǎn)搭好豐產(chǎn)架子；對(duì)于中高地力土壤，基肥與蘗肥的分配比例對(duì)產(chǎn)量無(wú)顯著影響，不做具體限制；對(duì)于雙季稻區(qū)，基蘗肥的運(yùn)籌比例統(tǒng)一按照3：7進(jìn)行分配，即基肥占30％，蘗肥占70％；低地力土壤的定義如前所述?；适┯迷谕恋胤熬鶆蛉鍪缓笊罡?10-15厘米)，使肥料深埋入地下?；释扑]施用三元復(fù)合配方肥，氮磷鉀比例以1：0.4：1為宜。蘗肥推薦施用尿素，采用以水帶氮的方法，即水稻水層落干后，將肥料均勻撒施到田里，然后緩慢灌水，小水細(xì)流，使肥料隨水溶解后逐漸滲透到土壤里。肥料用量等于施氮量(f)除以肥料的含氮量。
根據(jù)土壤地力水平優(yōu)化了前后期用肥的分配比例以及基肥和蘗肥之間的分配比例，使供肥曲線更符合高產(chǎn)水稻的需氮曲線，從而能在保證高產(chǎn)的基礎(chǔ)上減少施氮量，減少氮素?fù)p失。
第四步，公開(kāi)了基于水稻冠層光譜的氮素營(yíng)養(yǎng)實(shí)時(shí)診斷方法以及相關(guān)參數(shù)的校準(zhǔn)方法：采用目前市場(chǎng)上常用的冠層光譜儀(greenseeker)或植被指數(shù)監(jiān)測(cè)儀如ndvi儀，要求必須含有可見(jiàn)光區(qū)域(vis：500-680nm)和近紅外光區(qū)域(nir：710-1500nm)中的兩個(gè)波段，最好帶有主動(dòng)光源。每塊稻田選擇5個(gè)能代表整個(gè)田塊長(zhǎng)勢(shì)的點(diǎn)，離水稻冠層頂部1米高，垂直向下測(cè)定冠層反射光譜，每點(diǎn)測(cè)定5次，求平均值作為該點(diǎn)的光譜測(cè)定值，計(jì)算冠層ndvi(公式2)；然后求多點(diǎn)平均的ndvi值作為該田塊的ndvi測(cè)定值。如果5個(gè)點(diǎn)測(cè)定值的變異系數(shù)超過(guò)10％，則需要增測(cè)3個(gè)點(diǎn)。
其中rnir為近紅外波段的反射率，rvis為可見(jiàn)光波段的反射率。如果可見(jiàn)光區(qū)域和近紅外區(qū)域有多個(gè)波段，則取整個(gè)區(qū)域的平均反射率。
然后，利用冠層ndvi，用公式(3)計(jì)算水稻目前氮積累量(pnu)。
pnu＝a+b×exp(c×ndvi)
(3)
其中，a.b.c主要受水稻種植區(qū)以及品種特性的影響。對(duì)于太湖流域一季中稻，建議取值為28.11，1.82e-05和16.94；對(duì)于江西雙季稻區(qū)，早稻a，b，c建議取值為0，3.369和4.7891。如果有條件，可以對(duì)公式(3)中的參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)后再進(jìn)行診斷，以提高診斷精度。參數(shù)校準(zhǔn)方法為選用當(dāng)?shù)厮酒贩N種植田塊5塊以上，分別測(cè)定冠層ndvi，并破壞性取樣3-5穴，烘干稱干重后計(jì)算群體生物量(w＝每穴干重×密度，kg/ha)，然后磨碎測(cè)定水稻植株氮含量nc(％)，計(jì)算水稻吸氮量(nu＝w×nc/100，kg/ha)。在此基礎(chǔ)，將冠層ndvi和水稻吸氮量的數(shù)據(jù)利用公式(2)的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行擬合，若擬合方程的r2在0.70以上，則表明校準(zhǔn)成功，即可用新方程來(lái)進(jìn)行水稻吸氮量的光譜診斷。如果擬合方程的r2小于0.70，則需要增加取樣的田塊數(shù)，直至擬合方程的r2大于0.70。
根據(jù)作物的實(shí)時(shí)長(zhǎng)勢(shì)對(duì)水稻的氮素營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行診斷，然后推薦目標(biāo)產(chǎn)量精確計(jì)算穗肥用量，真正實(shí)現(xiàn)按需施肥，可有效避免施肥不足造成的產(chǎn)量偏低或施肥過(guò)多造成的肥料浪費(fèi)等問(wèn)題，確保水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。
第五步，公開(kāi)了基于水稻冠層ndvi的追肥用量計(jì)算方法以及穗肥的配套施用方法：追肥用量(f，kg/ha)等于目標(biāo)產(chǎn)量需氮量(gnu，kg/ha)減去當(dāng)前作物需氮量(pnu，kg/ha)后除以肥料利用率(nue)，具體計(jì)算公式如公式(4)。
f＝(gnu-pnu)/nue
(4)
其中，氮肥利用率取值為0.65。具體施肥時(shí)仍需根據(jù)所采用的肥料種類(lèi)折算成具體肥料用量，肥料用量等于需追氮量(f)除以肥料的含氮量，建議采用尿素，肥料含氮量為47％。穗肥的施用采用以水帶氮的方法，即水稻擱田期結(jié)束后，將肥料均勻撒施到田里，然后緩慢灌水，小水細(xì)流，使肥料隨水進(jìn)入擱田產(chǎn)生的土壤細(xì)紋里，從而達(dá)到肥料深施的目的。
穗肥計(jì)算中肥料利用率的取值考了氮肥施用時(shí)間對(duì)氮肥利用率的影響，穗肥的氮肥利用率采用0.65。而傳統(tǒng)氮肥推薦中氮肥利用率采用的整個(gè)生育期水稻的整體氮肥利用率，多取值為0.45或0.50，沒(méi)考慮到氮肥施用時(shí)間對(duì)氮肥利用率的影響。而同位素15n試驗(yàn)表明，穗肥的氮肥利用率可達(dá)65％以上，因此，傳統(tǒng)的氮肥推薦方法可能會(huì)造成施肥量偏高的現(xiàn)象。
綜上，本具體實(shí)施方式與傳統(tǒng)的測(cè)土配方推薦施肥方法相比，操作相對(duì)更加簡(jiǎn)便，而且可以針對(duì)每一個(gè)田塊進(jìn)行區(qū)別化施肥，真正做到因田按需施肥，可減少氮肥用量，提高肥料利用率，減少氮素?fù)p失造成的面源污染風(fēng)險(xiǎn)，避免施肥不足或施肥過(guò)多造成的產(chǎn)量影響，還能保證持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)環(huán)境效益，具備廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
本具體實(shí)施方式分別在江西雙季稻區(qū)的鷹潭余江以及太湖流域的江蘇省宜興市周鐵鎮(zhèn)進(jìn)行了大田的驗(yàn)證，實(shí)施例重點(diǎn)考察其對(duì)水稻氮肥用量、水稻生長(zhǎng)指標(biāo)(lai和干物重)、水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成、氮肥利用率以及成本效益等的影響，用以檢驗(yàn)本發(fā)明的基于土壤地力和冠層光譜的水稻診斷施肥方法的效果。
實(shí)施例1：本實(shí)施例選在鷹潭余江的水稻早稻田進(jìn)行實(shí)施，屬于江西雙季稻區(qū)，早稻供試品種為常規(guī)早稻中早33，栽插密度為16.7cm×33.3cm，農(nóng)戶施肥處理為對(duì)照，其施氮量為240kg/ha，基肥、蘗肥和穗肥的比例分別為30％、40％和30％。
供試土壤為第四紀(jì)紅色黏土發(fā)育的水稻土，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量31.50g·kg-1，全氮、全磷和全鉀養(yǎng)分含量分別為1.66、0.35和30.32g·kg-1，速效氮、速效磷和速效鉀養(yǎng)分含量分別為144.93、9.77和和108.14mg·kg-1。
光譜診斷施肥處理根據(jù)本發(fā)明方法進(jìn)行實(shí)施，首先根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量y計(jì)算需氮量n。目標(biāo)產(chǎn)量根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄戤a(chǎn)量進(jìn)行判定，多年平均產(chǎn)量為7500kg/ha，判定目標(biāo)產(chǎn)量為7500×1.10＝8250kg/ha，因此需氮量就等于8250/100×1.80＝148.5kg/ha。
本實(shí)施例中土壤地力屬于高地力水平，基肥氮施用量為45kg/ha。分蘗肥和穗肥均采用光譜診斷法即公式(4)來(lái)確定。分蘗肥和穗肥期分別測(cè)定水稻冠層ndvi，采用greenseeker光譜儀，實(shí)測(cè)分蘗期和孕穗期田塊的ndvi值分別為0.187和0.789，經(jīng)過(guò)公式計(jì)算，診斷追肥量分別為110.6kg/ha和59.8kg/ha。整個(gè)生育期施氮量為215.4kg/ha，比傳統(tǒng)施肥處理低25kg/ha，減少化肥氮投入10.4％，最終水稻產(chǎn)量為8352kg/ha，高于傳統(tǒng)施肥處理的8175kg/ha，增產(chǎn)2.16％；氮肥利用率提高了2個(gè)百分點(diǎn)，凈收益增加425元/ha，增收6％。
實(shí)施例2：本實(shí)施例選在鷹潭余江的水稻早稻田進(jìn)行實(shí)施，屬于江西雙季稻區(qū)，早稻供試品種為常規(guī)早稻中早33，栽插密度為13.3cm×30cm，農(nóng)戶施肥處理為對(duì)照，其施氮量為185kg/ha，基肥、蘗肥和穗肥的比例分別為30％、40％和30％。
供試土壤為第四紀(jì)紅色黏土發(fā)育的水稻土，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量31.50g·kg-1，全氮、全磷和全鉀養(yǎng)分含量分別為1.66、0.35和30.32g·kg-1，速效氮、速效磷和速效鉀養(yǎng)分含量分別為144.93、9.77和和108.14mg·kg-1。
光譜診斷施肥處理根據(jù)本發(fā)明方法進(jìn)行實(shí)施，首先根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量y計(jì)算需氮量n。目標(biāo)產(chǎn)量根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄戤a(chǎn)量進(jìn)行判定，多年平均產(chǎn)量為7000kg/ha，判定目標(biāo)產(chǎn)量為7700kg/ha。因此需氮量就等于8250/100×1.80＝148.5kg/ha。
本實(shí)施例中土壤地力屬于高地力水平，基肥氮施用量為45kg/ha，和傳統(tǒng)推薦施肥相同，分蘗肥和穗肥均采用光譜診斷法即公式(4)來(lái)確定。分蘗肥和穗肥期分別測(cè)定水稻冠層ndvi，采用greenseeker光譜儀，實(shí)測(cè)分蘗期和孕穗期田塊的ndvi值分別為0.296和0.808，經(jīng)過(guò)公式計(jì)算，診斷追肥量分別為96.8kg/ha和42.9kg/ha。整個(gè)生育期施氮量為184.7kg/ha，比傳統(tǒng)施肥處理低55.3kg/ha，減少化肥氮投入23％，最終水稻產(chǎn)量為9031kg/ha，與傳統(tǒng)施肥處理持平；氮肥利用率提高了4個(gè)百分點(diǎn)，凈收益增加210元/ha。
實(shí)施例3：本實(shí)施例選在鷹潭余江的水稻早稻田進(jìn)行實(shí)施，選擇2個(gè)田塊，每個(gè)田塊中間一分為二，一半農(nóng)戶施肥，一半光譜診斷施肥，早稻供試品種為常規(guī)早秈稻中選181，栽插密度為13.3cm×30cm，農(nóng)戶施肥處理為對(duì)照，其施氮量為185kg/ha，基肥、蘗肥和穗肥的比例分別為30％、40％和30％。
供試土壤為第四紀(jì)紅色黏土發(fā)育的水稻土，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量31.50g·kg-1，全氮、全磷和全鉀養(yǎng)分含量分別為1.66、0.35和30.32g·kg-1，速效氮、速效磷和速效鉀養(yǎng)分含量分別為144.93、9.77和和108.14mg·kg-1。
光譜診斷施肥處理根據(jù)本發(fā)明方法進(jìn)行實(shí)施，首先根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量y計(jì)算需氮量n。目標(biāo)產(chǎn)量根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄戤a(chǎn)量進(jìn)行判定，多年平均產(chǎn)量為7300kg/ha，判定目標(biāo)產(chǎn)量為8000kg/ha。本實(shí)施例中基肥氮施用量為37.5kg/ha，蘗肥氮用量為97.5kg/ha，同農(nóng)戶施肥水平。穗肥采用光譜診斷法進(jìn)行推薦，穗肥期采用greenseeker光譜儀測(cè)定水稻冠層ndvi，實(shí)測(cè)ndvi值為0.296和0.808，經(jīng)過(guò)公式計(jì)算，診斷追肥量分別為31.2kg/ha和46.2kg/ha。整個(gè)生育期兩個(gè)田塊施氮量分別為166.2kg/ha和181.2kg/ha，比農(nóng)戶對(duì)照減少化肥氮投入10.2％和2.1％，最終水稻產(chǎn)量分別為7770kg/ha和7943kg/ha，而農(nóng)戶對(duì)照施肥產(chǎn)量分別為7350kg/ha和7365kg/ha，增產(chǎn)7.2％和7.8％。氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別提高28.7％和23.1％，凈收益增加19％和23％。
實(shí)施例4：本實(shí)施例選在鷹潭余江縣鄧家埠的水稻晚稻田進(jìn)行實(shí)施。供試品種為秈稻農(nóng)香98。設(shè)2個(gè)栽插密度，分別為13.3cm×30cm(d1)和10.0cm×26.7cm(d2)，兩個(gè)氮肥處理：傳統(tǒng)推薦施肥處理和光譜診斷施肥處理，p、k肥用量各處理相同，p肥用鈣鎂磷肥，用量為純p2o597.5kg/hm2；k肥用氯化鉀，用量為純k2o156kg/hm2。p肥全部基施，k肥分3次施用(基肥30％，蘗肥40％，穗肥30％)。各小區(qū)間做埂覆膜，單排單灌，防止串肥；其他管理措施同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培方案。傳統(tǒng)施肥處理總施氮量為195kg/ha，基肥、蘗肥和穗肥分別為45、110和40kg/ha。
本實(shí)施例晚稻不同處理各時(shí)期氮肥用量見(jiàn)表1
表1晚稻不同處理各時(shí)期氮肥用量(kg/ha)
供試土壤為第四紀(jì)紅色黏土發(fā)育的水稻土，耕層土壤有機(jī)質(zhì)27.60gkg-1，全氮、全磷和全鉀含量分別為1.56、0.36和27.96g/kg，速效氮、速效磷和速效鉀含量分別為129.12、8.82和52.50mg/kg。
光譜診斷施肥處理根據(jù)本發(fā)明方法進(jìn)行實(shí)施，首先根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量y計(jì)算需氮量n。目標(biāo)產(chǎn)量根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄戤a(chǎn)量進(jìn)行判定，多年平均產(chǎn)量為7300kg/ha，判定目標(biāo)產(chǎn)量為8000kg/ha。本實(shí)施例中光譜診斷施肥處理基肥氮施用量為45kg/ha，同傳統(tǒng)推薦施肥處理。蘗肥和穗肥采用光譜診斷法進(jìn)行推薦。蘗肥期和穗肥期采用greenseeker光譜儀測(cè)定水稻冠層ndvi，分蘗期實(shí)測(cè)ndvi值為0.296和0.808，經(jīng)過(guò)公式計(jì)算，診斷追肥量分別為31.2kg/ha和46.2kg/ha。整個(gè)生育期兩個(gè)田塊施氮量分別為166.2kg/ha和181.2kg/ha，比農(nóng)戶對(duì)照減少化肥氮投入10.2％和2.1％，最終水稻產(chǎn)量分別為7770kg/ha和7943kg/ha，而農(nóng)戶對(duì)照施肥產(chǎn)量分別為7350kg/ha和7365kg/ha，增產(chǎn)7.2％和7.8％，氮肥農(nóng)學(xué)利用率分別提高28.7％和23.1％，凈收益增加19％和23％，其效果圖見(jiàn)圖1。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。