基于便携式传感器的小麦氮素营养诊断研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

课题意义

氮素营养对作物的生长发育有着极为重要的作用，合理增施氮肥能够促进作物的生长，增加植株绿色面积，加强光合作用和营养物质的积累，显著增加作物的产量。但是过多的氮肥施用不仅降低了利用率，还造成地下水和地表水污染。随着环境问题日益受到重视，如何在保证作物高产优质的同时防止或尽量减少作物生产带来的环境污染，对氮肥的施用进行精准调控，成为现代农业的研究重点。传统的植物氮素营养诊断方法通常包括土壤和植物组织的实验室分析，虽然结果精确可靠，但是这些分析方法普遍基于通过破坏土壤和作物获取样本，分析程序复杂，花费时间长，测试结果不具有实时性。快速、准确、无损地进行作物氮素营养诊断一直是农业生产者和农业科研工作者的一个重要努力方向。

maderia a c^[1]等的研究表明，叶片含氮量和叶绿素浓度之间有较好的相关性，因此可以通过测定叶绿素浓度来反映植株叶片的氮营养状况。周小生^[2]等的实验采用分光光度计法和凯氏定氮法分别测定茶树叶片叶绿素含量和氮素含量,并与叶绿素仪测定的cci值进行相关性分析，验证了植物叶绿素含量与含氮量之间的相关性，为使用叶绿素仪进行作物氮素营养的无损检测奠定了良好的基础。还有研究表明，多酚作为植物次生代谢的产物, 多酚化合物在 uv-a 和 uv-b 紫外线波段具有典型的吸收峰^[3], 该特性可以防止有害的紫外线辐射^[4]。叶片表层吸光率与植物叶片的多酚浓度有直接关系, 因此可以通过测定叶片紫外吸收性能来评估叶片多酚含量^[5]。w. k. pate^[6]则研究了不同肥料处理的水稻光谱，研究表明不同氮素水平处理的水稻具有光谱可分性,并指出在抽穗期光谱参数和产量的相关性最好。由此可见，通过光谱对作物营养状况和生化组分信息的实时、无损、精确、快速获取成为可能。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标

本课题为分析dualex、multiplex、cropcircle三种便携式传感器的测量值与小麦地上部生物量、叶面积指数、氮含量等氮素营养指标在实际生产中的相关性，同时用三种仪器对小麦进行测量和常规氮素营养指标测量，建立小麦氮素营养诊断模型，通过模型解释并预测相关指标。研究的结果将为小麦氮素营养监测和精确氮肥管理提供一定的理论基础和技术支持。

研究内容

3. 研究的方法与方案

研究方法：

1、基于小麦大田试验，应用dualex、multiplex、cropcircle获取小麦叶片光谱数据；

2、采用破坏性取样，取同时期小麦叶片通过分光光度计分析获取小麦氮素营养相关数据。

4. 研究创新点

特色或创新之处

研究方法富有特色：本课题基于不同品种和不同氮肥处理的小麦大田试验，引入多种便携式传感器进行叶片数据的采集，并在同时期进行破坏性取样获取相关指标。

研究内容具有创新之处：本课题不仅研究了关键生育期小麦氮素营养指标与不同氮肥处理间的相关性，还对小麦体内实际氮素含量和便携式传感器测量值的相关性进行了系统研究，并且，同时以三种便携式传感器进行实验数据的测量与研究，相互比对其测量值的差异性，更进一步的分析相关实验数据，该项目在总体上该项目总体上有较好的深度和广度以及层次性和系统性。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展

2017年11月8日播种

2018年3月至5月田间测试