不同施氮水平下番茄叶片氮含量时空分布特征及SPAD 无损诊断模型构建

摘 要：为了解决当前温室番茄SPAD 氮素诊断时叶位选择混乱、模型适用性差等问题，以温室番茄为研究对象，研究不同氮浓度梯度下不同生育时期、叶位的SPAD 值、叶片氮含量及氮肥表观利用率（ANUE）的空间位置变化规律，通过相关性分析筛选最佳诊断叶位，并构建氮含量估测模型。结果表明，（1）番茄叶片氮含量随生育期呈先升后降趋势，上、中叶位大多数在Ⅴ期（定植后110 d）达峰值，下叶位在Ⅳ期（定植后95 d）达峰值；同一时期同一叶位叶片氮含量随施氮水平升高呈先升后降趋势，N3（450 kg hm-2）水平下叶片氮含量最高（除下叶位IV 期外）；叶片氮含量垂直分布（除IV 期外）整体表现为上叶位＞中叶位＞下叶位，低氮水平下不同叶位间差异更显著。（2）各叶位SPAD 值随生育期推进呈先升后降变化趋势，空间分布在II 期表现为上叶位＞中叶位＞下叶位。（3）Spearman 相关性分析显示，Ⅰ~Ⅴ期上叶位SPAD 值与氮含量极显著相关（相关系数0.948~0.993，P<0.01），Ⅵ期（定植后125 d）下叶位二者相关性达极显著水平（相关系数0.908，P<0.01），确定番茄SPAD 氮素诊断最佳叶位为“Ⅰ~Ⅴ期（定植后50~110 d）选上叶位，Ⅵ期（定植后125 d）选下叶位”。（4）番茄叶片氮肥表观利用率（ANUE）以上叶位最高、下叶位最低，上、中叶位随施氮水平升高呈先升后降趋势，各叶位ANUE 均在Ⅴ期（定植后110 d）达到峰值。（5）基于最佳叶位SPAD 值构建的非线性氮含量估测模型拟合优度R2 为0.879 3~0.965 3，其中Ⅱ期（定植后65 d）模型最高；模型验证结果显示，Ⅰ期（定植后50 d）模型可靠性最优（均方根方差RMSE=0.90%，相对误差RE=6.55%）。综上所述，番茄SPAD氮素无损诊断应采用“前上后下”的动态叶位选择策略，分生育期构建的氮含量估测模型可实现叶片氮素的精准诊断。