[发明专利]基于氮平衡光谱法的小麦春季氮肥施用方法及其追氮量模型的构建方法

说明书

本发明公开了一种基于氮平衡光谱法的小麦春季氮肥施用方法及其追氮量模型的构建方法，该模型构建方法包括：（1）小麦目标产量及增产系数确定；（2）氮肥空白区小麦光谱测定；（3） 春季足量施氮区小麦光谱测定；（4）筛选植被差异指数与优化施氮总量间的当量表达形式；（5）构建追氮量模型。该氮肥施用方法包括：（A）信息采集；（B）确定增产系数；（C）确立目标产量的优化施氮总量；（D）确立单位植被差异指数所需补氮当量；（E）计算追氮量。本发明通过实时实地获取的小麦作物生长状况，确定适宜的氮肥时空优化方案，在保证作物产量前提下提高氮肥利用率，适应了现代农业发展的必然要求，为精准农业的技术发展提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及农业植被生长信息无损监测技术领域，具体涉及一种基于氮平衡光谱法的小麦春季氮肥施用方法及其追氮量模型的构建方法。

背景技术

小麦是我国主要粮食作物，其产量高低直接影响人民生活和国家粮食安全。小麦氮素的科学合理调控是小麦生产管理中最重要环节。随着小麦产量水平提高，氮肥用量持续上升，我国有些地区习惯施氮量高达300kg.hm^-2及以上，而实际的氮肥利用率只有20%。随着施氮量增加，作物单产虽有一定程度提高，但氮素利用率明显降低，环境污染效应加重。

生产中氮肥管理是基于经验的均一施肥，而由于土壤肥力变异导致作物长势空间差异很大，土壤库供肥与作物营养需求存在矛盾，严重影响作物生长发育。现代科学施肥大多采用测土施肥，但常规的田间土壤取样和室内分析，方法步骤复杂、费时费事，大面积高密度土壤化验成本太高。因此，借助现代快速无损检测技术，实时监测小麦长势及氮素营养状况，进而建立基于遥感监测技术的小麦氮肥追施方法，对确保小麦产量和品质目标，提高资源利用效率，减少环境污染具有重要意义，这也是当今作物氮素精确管理所迫切需要解决的关键技术。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够实现小麦氮肥精量施用管理、提高小麦氮肥利用率、减少环境污染的基于氮平衡光谱法的小麦春季氮肥施用方法及其追氮量模型的构建方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种基于氮平衡光谱法的小麦春季追氮量模型的构建方法，包括下列步骤：

（1）小麦目标产量及增产系数确定

所述小麦目标产量根据决策点前三年生态点高产田平均产量和增产系数来确定：

目标产量＝前三年生态点高产田平均产量×(1+增产系数) 。

（2）氮肥空白区小麦光谱测定

决策点小麦全生育期不施氮肥的区域作为氮肥空白区，该区小麦在播种时仅仅不添加氮肥，而其他肥料和种植方式以及栽培措施均与相邻的待施肥调控田块一致；

先按常规方法分别采集氮肥空白区内的拔节期前后小麦冠层高光谱信息，再采用常规的五步平滑方法对光谱曲线进行平滑处理。

（3） 春季足量施氮区小麦光谱测定

依据决策点当地小麦前三年的平均产量与施氮量统计关系，通过拟合的抛物线二次函数求出获得小麦最高产量的全生育期优化施氮总量，按照该优化施氮总量全部作为底肥施用、春季不追氮肥方式种植的田块小麦为足量施氮区；

先按常规方法分别采集足量施氮区内的拔节期前后小麦冠层高光谱信息，再采用常规的五步平滑方法对光谱曲线进行平滑处理。

（4）筛选植被差异指数与优化施氮总量间的当量表达形式

基于地物光谱数据计算优化土壤调节植被指数OSAVI，所用波长为670 nm 和800nm，计算公式为: