评估玉米叶中的作物气状况:使用叶绿素光参数的预测建模方法
Xiangzeng Meng1,2, Shan Zhang1,2, Lichun Wang1,2
1Institute of Agricultural Resource and Environment, Jilin Academy of Agricultural Sciences, 1363 Shengtai St, Changchun, 130033, Jilin, PR China.
Heliyon
|November 5, 2024
概括
使用叶绿素光技术对玉米进行精确的 (N) 评估,为优化施肥和促进可持续农业提供了一种非破坏性的方法. 这种方法提高了作物产量,减少了对环境的影响.
科学领域:
- 农业科学 农业科学
- 植物生理学 植物生理学
- 遥感 遥感 遥感 遥感
背景情况:
- 化学肥料的使用急剧增加,超过了作物产量增加,突出了作物中精确 (N) 评估的关键需求.
- 目前的N评估方法往往是劳动密集型,对环境敏感,缺乏精度.
- 优化肥对于提高作物产量和减轻环境污染至关重要.
研究的目的:
- 开发和验证一种采用叶绿素光 (ChlF) 技术的模型,用于准确,非破坏性地评估玉米中的叶子 (N) 状态.
- 评估不同作物草管理策略和N应用率对叶子N含量和ChlF参数的影响.
- 确定关键的ChlF参数和补充的叶子特征,以提高N评估模型的准确性.
主要方法:
- 利用了玉米杂交Fumin 985的长期实验,在两个草管理策略和六个N应用率下采样.
- 采用部分最小平方回归 (PLSR) 模型,结合各种叶绿素光参数 (ChlF) 来预测叶子N含量 (N叶).
- 应用主要成分分析 (PCA) 来减少ChlF数据的维度,并使用ChlF和叶子特征的不同组合 (总色素含量,叶子干重) 来比较模型性能.
主要成果:
- 发现270公斤/ha-1的N应用率足以满足作物N需求.
- 叶子N含量,总色素含量 (TP) 和叶子干重 (DW叶子) 与N应用率显著相关,并影响了OJIP光动态.
- 与仅使用DW的模型相比,结合ChlF和TP的模型在预测N叶的准确性更高. 确定的关键ChlF参数包括ABS/RC, φ(Eo), ETo/CSm,以及 δ(Ro) /(1-δ(Ro)).
结论:
- 使用叶绿素光技术的非破坏性N叶检测对于玉米是可行的.
- 整合额外的叶子特征,如总色素含量,对于提高模型准确性至关重要.
- 这种技术在更大规模的应用需要考虑当地现场条件,以实现高效的管理和可持续的农业.
相关概念视频
Light Acquisition
8.4K
In order to produce glucose, plants need to capture sufficient light energy. Many modern plants have evolved leaves specialized for light acquisition. Leaves can be only millimeters in width or tens of meters wide, depending on the environment. Due to competition for sunlight, evolution has driven the evolution of increasingly larger leaves and taller plants, to avoid shading by their neighbors with contaminant elaboration of root architecture and mechanisms to transport water and nutrients.
8.4K
Key Elements for Plant Nutrition
18.7K
Like all living organisms, plants require organic and inorganic nutrients to survive, reproduce, grow and maintain homeostasis. To identify nutrients that are essential for plant functioning, researchers have leveraged a technique called hydroponics. In hydroponic culture systems, plants are grown—without soil—in water-based solutions containing nutrients. At least 17 nutrients have been identified as essential elements required by plants. Plants acquire these elements from the...
18.7K


