中文摘要：

课题基于水稻单张叶片氮含量的动态变化和整个冠层氮的分布特征，研究不同施氮情况下水稻在不同生育期内，叶片年龄、光照强度和水稻吸收氮速率的动态变化以及氮在水稻叶片、茎秆和穗之间分配的变化对水稻冠层氮的分布所产生的影响，并据此建立水稻冠层氮素分布模型，并通过比较上、下叶片的单位面积氮含量指标特征来诊断作物氮营养水平。项目通过环境条件控制的实验，研究外在环境因素和内在生理因子叶龄等相关因素对单张叶片氮含量的时空动态影响，穗作为氮库对定位叶片氮含量动态的变化，并分析整个冠层的动态分布。基于整个冠层的水平，根据氮素最适宜分布的理论，利用系统动力学软件Vensim，借助前期研究的结果，建立在不同氮营养与光照水平下，水稻冠层氮分布动态变化的复合模型，并通过大田的实验数据进行模型的校准与验证。最终，根据冠层氮分布的特点，建立"氮营养水平-冠层氮分布特征-氮肥精确调控"模式。

结论摘要：

氮素是作物生长发育重要的营养元素，对水稻氮素营养及氮素分布进行诊断，既利于水稻生长，又可降低氮素流失及水污染风险。本研究借助SPAD快速诊断、探讨水稻冠层N分布变化同N素供应、光照等外界因子的关系；水稻叶片N吸收、SPAD值的动态变化和叶片年龄、叶位等内在因子之间的关系，从而获得水稻冠层叶片N分布的特征，并利用Vensim模拟不同氮水平下冠层N的数值分布模式，以指导稻田水稻氮营养的诊断。四年的研究结果总结分析如下 (1)水稻的SPAD值表现出两个较为显著的“升高-降低”的过程。在水稻分蘖期、孕穗期、抽穗期的不同叶位4张完全展开叶的SPAD值与单位叶质量氮含量(Nw)相关性R2随生长时期推移而升高；在同一时期水稻冠层下位的顶三叶、顶四叶（L3、L4）的SPAD值与Nw的相关性要大于上位叶L1、L2。（2）光照及施氮水平对叶片SPAD及氮素含量的影响表明，遮阴后使分蘖期、孕穗期、抽穗期的叶片SPAD值下降。遮阴导致水稻L1、L2叶的SPAD值相对下位叶更低，叶片的SPAD值与施氮量及叶片氮素含量的变化垂直分布规律较为一致，因此在弱光照下也可利用SPAD值进行氮素营养状况的诊断。（3）水稻冠层叶片SPAD值和水稻氮素营养指数（NNI）动态分析结果表明，水稻临界氮浓度拟合的表达式为Nc=(4.29-5.38)W^(-0.5-0.6)。两个品种在225及300kg N/hm2施肥量下，NNI指数基本上在1.0（最适宜）甚至超过1.0，表明水稻的氮养分充足。水稻冠层不同叶位的SPAD值与NNI之间的线性回归关系虽受年际间的变化影响，但SPAD与NNI之间有良好的相关性。主茎L1、L2叶片的SPAD值与NNI的回归关系在年际间变化较大，而L3、L4则相对变化较小。可应用L3、L4的SPAD值对水稻的NNI进行实时评估。（4）水稻三个品种在5种施肥量下的叶片氮素含量、叶绿素a/b、SPAD值的测定分析表明，随施氮量的增加水稻冠层叶片氮含量和SPAD值呈现逐渐递增的趋势，Chl a/b值则表现出下降的趋势。水稻冠层叶片SPAD值与Fv/Fm在不同施氮水平下，呈现显著的正相关关系。（5）建立的以Vensim编写的系统动力学模型，初步的模拟结果表明在第二次施肥阶段的模拟结果与实际的误差为12.2%，而第一次施肥后的对应SPAD、叶片氮含量等模拟结果不够理想，误差为23.6%。