一种基于临界氮浓度预测水稻植株各器官氮含量的方法

摘要

本发明公开了一种基于临界氮浓度预测水稻植株各器官氮含量的方法，包括：根据田间试验建立水稻地上部和各器官的临界氮浓度稀释曲线、地上部最大氮浓度曲线、各器官的最小氮浓度曲线、RiceGrow水稻生长模型；根据RiceGrow水稻生长模型模拟得到地上部和各器官干物重、土壤供氮量；确定水稻植株的最大需氮量和潜在需氮量，以及各器官的潜在需氮量；确定植株实际吸氮量；确定穗分化之前氮素在营养器官间的分配以及穗分化之后氮素在生殖器官和营养器官的分配与转运；根据氮累积量预测水稻地上部和各器官的氮含量。本发明方法充分考虑土壤供氮量、植株对氮素的需求与分配以及转运的特点，能够准确预测水稻植株器官氮含量及其动态变化。

主权项

一种基于临界氮浓度预测水稻植株各器官氮含量的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)、根据田间试验建立水稻地上部和各器官的临界氮浓度稀释曲线、地上部最大氮浓度曲线、各器官的最小氮浓度曲线，以及RiceGrow水稻生长模型；根据RiceGrow水稻生长模型模拟得到地上部和各器官干物重、土壤供氮量；确定水稻植株的最大需氮量和潜在需氮量，以及各器官的潜在需氮量；所述的植株最大需氮量MND包括地上部最大需氮量MNDTOP和根最大需氮量MNDRT，所述的植株最大需氮量的计算公式为：MND＝MNDTOP+MNDRT；   (1)MNDTOP＝TOPWT*TCNCmax‑n.ANTop；   (2)MNDRT＝RTWT*NCRTmax‑n.ANRT；   (3)所述的植株潜在需氮量PND包括地上部临界需氮量PNDTOP和根临界需氮量PNDRT，所述的植株潜在需氮的计算公式为：PND＝PNDTOP+PNDRT；   (4)PNDTOP＝TOPWT*TCNC‑n.ANTop；   (5)PNDRT＝RTWT*NCRT‑n.ANRT；   (6)其中，MND为植株最大需氮量；MNDTOP为地上部最大需氮量；TOPWT为地上部干重；TCNCmax为地上部最大氮浓度；n.ANTop为地上部氮累积量；MNDRT为根最大需氮量；RTWT为根干重；NCRTmax为根最大氮浓度；n.ANRT为根氮累积量；PND为植株潜在需氮量；PNDTOP为地上部临界需氮量；TCNC为地上部临界氮浓度；PNDRT为根临界需氮量；NCRT为根临界氮浓度；所述的各器官的潜在需氮量包括叶片、茎、穗的潜在需氮量；所述的叶片潜在需氮量的计算公式为：PNDLV＝LVWT*NCLV‑n.ANLV；   (7)所述的茎潜在需氮量的计算公式为：PNDST＝STWT*NCST‑n.ANST；   (8)所述的穗潜在需氮量的计算公式为：PNDSO＝SOWT*NCSO‑n.ANSO；   (9)其中，PNDLV为叶片潜在需氮量；LVWT为叶片干重；NCLV为叶片临界氮浓度；n.ANLV为叶片氮累积量；PNDST为茎潜在需氮量；STWT为茎干重；n.ANST为茎氮累积量；NCST为茎临界氮浓度；PNDSO为穗潜在需氮量；SOWT为穗干重；NCSO为穗临界氮浓度；n.ANSO为穗氮累积量；(2)、考虑水稻植株潜在需氮量PND、植株最大需氮量MND、土壤供氮量RootNup之间的关系，确定植株实际吸氮量ANup，分别计算得到穗分化前后的供需比NR；确定植株实际吸氮量ANup的方法为：考虑水稻植株潜在需氮量PND、植株最大需氮量MND、土壤供氮量RootNup之间的关系：当土壤供氮量RootNup大于植株最大需氮量MND时，植株实际吸氮量ANup为植株最大需氮量MND；当土壤供氮量RootNup小于或等于植株最大需氮量MND时，植株实际吸氮量ANup为土壤供氮量RootNup；确定供需比NR的方法为：水稻穗分化之前，供需比NR＝ANup/PND；穗分化之后，供需比NR＝(ANup‑PNDSO)/PND；(3)、确定穗分化之前氮素在营养器官间的分配以及穗分化之后氮素在生殖器官和营养器官的分配与转运；穗分化之前氮素在营养器官间的分配过程，具体计算方法如下：向茎的分配量为ANST＝PNDST*NR；   (10)向叶片的分配量为ANLV＝PNDLV*NR；   (11)向根的分配量为ANRT＝PNDRT*NR；   (12)其中NR＝ANup/PND；穗分化之后氮素在生殖器官及营养器官的分配与转运过程包括：首先比较穗的潜在需氮量PNDSO与植株实际吸氮量ANup的大小关系：若PNDSO>ANup，则植株吸收的氮全部运往穗中，同时从各器官向穗转运氮；氮素从各器官向穗转运量的计算，包括：首先计算各器官的潜在转运量：叶片潜在转运量PTLV＝n.ANLV‑LVWT*NCLVmin；   (13)茎潜在转运量PTST＝n.ANST‑STWT*NCSTmin；   (14)根潜在转运量PTRT＝(PTLV+PTST)*0.2；   (15)其中NCLVmin为叶片最小氮浓度；NCSTmin为茎最小氮浓度；再引入转运比TR≤1，计算氮素从各器官向穗的实际转运量：TR＝(PNDSO‑ANup)/(PTLV+PTST+PTRT)；   (16)叶片实际转运量为ATLV＝PTLV*TR；   (17)茎实际转运量为ATST＝PTST*TR；   (18)根实际转运量为ATRT＝PTRT*TR；   (19)则向各器官的分配量为相应器官的实际转运量的负值；穗实际吸氮量ANSO＝ANup+ATLV+ATST+ATRT；   (20)若PNDSO≤ANup，氮素先向穗分配，再向茎、叶、根中分配：向茎分配量ANST＝PNDST*NR；向叶片的分配量ANLV＝PNDLV*NR；向根的分配量ANRT＝PNDRT*NR；其中供需比NR＝(ANup‑PNDSO)/PND；穗实际吸氮量ANSO就是穗潜在需氮量PNDSO；(4)、对地上部和各器官的氮积累量进行更新，根据氮累积量预测水稻地上部和各器官的氮含量。