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水氮耦合条件下甘薯临界水氮含量模型构建及诊断研究

水氮耦合条件下甘薯临界水氮含量模型构建及诊断研究

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作者：金明焕浙江农林大学

学位级别：硕士

水分和氮素是影响作物生长发育和品质的两大因素。合适的水氮配比能有效提高作物产量,改善作物品质。本文通过构建易于测量和准确性高的甘薯氮素营养和水分诊断指标,实现甘薯水氮营养与生长指标的综合诊断。以‘心香’和‘烟薯25号’作... 详细信息

水分和氮素是影响作物生长发育和品质的两大因素。合适的水氮配比能有效提高作物产量,改善作物品质。本文通过构建易于测量和准确性高的甘薯氮素营养和水分诊断指标,实现甘薯水氮营养与生长指标的综合诊断。以‘心香’和‘烟薯25号’作为试验对象,‘心香’为模型验证品种,通过设计为期两年的五个不同灌溉水平（2022年:W1:20%-30%θf、W2:50%-60%θf、W3:80%-90%θf;2023年:W1:60%-70%θf、W2:70%-80%θf）和四个施氮水平（N0:0kg/ha、N1:80kg/ha、N2:160kg/ha、N3:240kg/ha）的田间试验。首先,研究不同水氮组合对甘薯叶片光和特性和块根产量品质的影响;第二,构建不同灌溉水平下的甘薯地上部、地下部的临界氮浓度稀释曲线,进而构建甘薯氮营养指数模型,实现基于临界氮浓度的甘薯氮素营养诊断;第三,构建不同施氮水平下的甘薯地上部的临界含水量稀释曲线,进而构建甘薯水分诊断指数模型,实现基于临界含水量的甘薯水分状况诊断。主要结果如下:1、通过增加灌溉量,甘薯蔓长随之增加,干物质率随之递减,单株结薯数先增后减;增加施氮量,甘薯蔓长保持递增趋势,单株结薯数先增后减;灌溉量和施氮量的增加均使甘薯产量先增后减,两品种甘薯在W2N1处理下产量达到最大值,此时块根中的可溶性糖含量较高,食用风味较好,继续增加灌溉量和施氮量,会使块根中的淀粉含量偏高,可溶性糖含量下降。灌溉量、施氮量和水氮耦合效应对部分甘薯叶片的生理指标存在显著影响,主要体现在灌溉量的增加,能提高叶绿素含量并提升叶片光合速率,施氮量的增加能提高光合速率和气孔导度,这与前人的研究基本一致。灌溉量的增加能提高甘薯叶片水势,施氮量对此没有显著影响,但灌溉量过高会导致甘薯植株的总水分利用效率较低。2、在一定范围内,通过增加施氮量和灌溉量,甘薯植株的生物量均呈现先增后减的趋势,植株的氮浓度则保持递增趋势;随着灌溉量的增加,甘薯地上部临界氮浓度曲线有所上升,地下部临界氮浓度曲线无显著变化;方差分析结果显示,当灌溉水平在田间持水量60%以上（60%-90%θf）,甘薯的地上部临界氮浓度稀释曲线无显著差异,因此合并为一条地上部通用模型:N=3.9152DM;地下部的临界氮浓度曲线在各灌溉处理下（20%-90%θf）无显著差异,合并为一条甘薯地下部临界氮浓度通用模型:N=0.8523DM;根据氮营养指数模型的诊断结果,在水分胁迫条件下,心香和烟薯25号的最适施氮量为160kg N/ha和80Kg N/ha;在轻度水分胁迫和正常灌溉条件下,心香和烟薯25号的最适施氮量均为160Kg N/ha;在淹水条件下,心香和烟薯25号的最适施氮量为不施氮和80Kg N/ha。3、灌溉水平显著影响甘薯地上部的含水量。在水分胁迫条件下增加灌溉量,地上部生物量明显提高,但该增加幅度会随灌溉量的增加而降低。本文构建了基于生物量和含水量的甘薯地上部临界含水量稀释曲线,方差分析结果显示,在施氮处理下（80-240kg N/ha）的临界含水量曲线无显著差异,因此分别建立两品种在施氮下的通用临界含水量稀释曲线,心香在施氮处理下的地上部临界含水量通用模型:W=87.118DM;烟薯25号在施氮处理下的甘薯地上部临界含水量通用模型:W=85.868DM。随着施氮量的增加,甘薯地上部的临界含水量稀释曲线的a值基本呈现先增后减的趋势,在施氮处理为160Kg/ha时,在70-80%θf的灌溉条件下,水分诊断指数最接近于1,此时甘薯地上部的水分吸收状况表现最佳。

关键词：甘薯水氮耦合临界氮浓度临界含水量氮素营养诊断水分诊断指数

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