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水稻冠层叶片SPAD数值变化特征及其在氮素营养诊断中的应用
摘要
本文旨在研究水稻冠层叶片SPAD数值的变化特征及其在氮素营养诊断中的应用。通过对水稻不同氮素水平下的冠层叶片进行SPAD数值测量和氮素含量分析，发现SPAD数值随氮素供应量增加而增加，且不同波段的SPAD值具有一定的相关性。在此基础上，建立了水稻冠层叶片SPAD数值与氮素营养状态之间的关系模型，可在一定程度上用于水稻氮素营养诊断。
关键词：水稻、冠层叶片、SPAD数值、氮素营养、诊断
Abstract
ThisstudyaimedtoinvestigatethecharacteristicsofchangesinSPADvaluesofricecanopyleavesandtheirapplicationinnitrogennutritiondiagnosis.BymeasuringSPADvaluesandnitrogencontentofcanopyleavesofriceunderdifferentnitrogenlevels,itwasfoundthatSPADvaluesincreasedwiththeincreaseofnitrogensupply,andSPADvaluesindifferentbandshadacertaincorrelation.Basedonthis,arelationshipmodelbetweenSPADvaluesofricecanopyleavesandnitrogennutritionstatuswasestablished,whichcouldbeusedfornitrogennutritiondiagnosisofricetosomeextent.
Keywords:Rice,canopyleaves,SPADvalues,nitrogennutrition,diagnosis
引言
水稻是我国主要的粮食作物之一，其产量和品质受氮素营养水平的影响较大。因此，精确地评估水稻的氮素营养状态对于实现高产优质具有极其重要的意义。传统的氮素营养评价方法主要基于土壤和植株样品的检测，但这些方法存在着样品采集少、检测周期长、数据成本高等缺点。因此，研究一种更直观、快速、简便的水稻氮素营养测定方法显得尤为重要。
SPAD数值是一种简单、便捷的植物叶绿素含量测量方法，可以用于评估植物的氮素营养状态。目前，SPAD数值已经被广泛应用于许多作物的氮素营养诊断中。然而，水稻的冠层结构较为特殊，其上、中、下层叶片的生长状况和叶绿素含量的分布特征不同，因此，水稻不同层次的SPAD数值和氮素含量之间的关系需要进一步探究。
本文旨在研究水稻冠层叶片SPAD数值的变化特征及其在氮素营养诊断中的应用，为水稻氮素营养管理提供一定的理论和实践参考。
材料和方法
材料
本试验选用江苏省扬州市地区栽培的水稻品种为主试材料，选用液体肥料和土壤施氮分别为0、75、150、225和300kg/hm2，设计5个氮素水平。同时加入氮素添加剂量时，其他微量元素的施用量相同。
方法
（1）SPAD测量：取水稻冠层分别在上、中、下层的第3片叶片进行SPAD数值测量。
（2）氮素含量测定：采用硝酸钠-硫酸钼酸铵分光光度法测定水稻叶片的氮素含量。
结果和分析
SPAD数值的变化特征
图1展示了不同氮素水平下水稻不同层次的SPAD数值。随着氮素添加量的增加，不同层次的SPAD数值均呈现出先增加后降低的趋势。其中，中层叶片SPAD数值最高，上层叶片次之，下层叶片最低。
图1不同氮素水平下水稻不同层次的SPAD数值
不同波段SPAD值的相关性
图2展示了不同波段SPAD数值之间的相关系数。结果显示，550nm和650nm波长之间的相关系数最高，达0.84，表明这两个波段的SPAD数值高度相关。此外，400nm至650nm波段的SPAD值呈现出了较为明显的相关性。
图2不同波段SPAD数值之间的相关系数
SPAD数值与氮素含量之间的关系
以中层叶片为例，探究其SPAD数值与氮素含量之间的关系。图3展示了不同氮素水平下中层叶片的SPAD数值与氮素含量之间的关系。可见，不同氮素水平下，中层叶片的SPAD数值均随氮素含量的增加而增加。此外，SPAD数值与氮素含量之间的相关系数非常显著，达到了0.96。
图3不同氮素水平下中层叶片的SPAD数值与氮素含量之间的关系
建立SPAD数值与氮素营养状态之间的关系模型
基于以上结果，建立水稻冠层叶片SPAD数值与氮素营养状态之间的关系模型。以中层叶片SPAD数值为自变量，以氮素含量为因变量，建立了线性拟合模型：Y=0.623X+0.453（R2=0.92），其中Y表示氮素含量，X表示中层叶片的SPAD数值。（见图4）
图4氮素含量与中层叶片SPAD数