全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2010, 36(5): 840−847 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由加拿大农业与农业食品部 (Agriculture and Agri-Food Canada)、加拿大肥料公司 (Agrium Company)和国家科技支撑计划项目
(2007BAD48B06-7)资助。
第一作者联系方式: E-mail: yhdwm2000@yahoo.com.cn
Received(收稿日期): 2009-10-20; Accepted(接受日期): 2010-02-06.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2010.00840
利用 SPAD和 Dualex快速、无损诊断玉米氮素营养状况
鱼 欢 1,2 邬华松 1,3 王之杰 2
1中国热带农业科学院香料饮料研究所, 海南万宁 571533; 2加拿大农业与农业食品部园艺研究与发展中心, St-Jean-sur-Richelieu,
Canada, J3B3E6; 3中国热带农业科学院国家重要热带作物工程技术研究中心, 海南儋州 571737
摘 要: 为了探讨玉米生长过程中适宜的施氮量, 以加拿大玉米品种 Pioneer 38B84 为试验材料, 在底施氮为 45 kg
hm−2和基本苗 7.9万株 hm−2条件下, 研究追氮量 0、34、68、101、135、169和 203 kg hm−2以及氮饱和参考小区等
8个处理对吐丝后玉米穗位叶 SPAD值、Dualex值、地上部生物量及产量的影响。结果表明, SPAD值、地上部生物
量以及产量均随追氮量增加而增加, Dualex值随追氮量增加而降低。追氮 101、135、169和 203 kg hm−2处理的 SPAD-
氮饱和指数(SPAD-NSI)在各测定日期均大于 0.95。追氮 101 kg hm−2处理的Dualex-NSI在吐丝后 18~46 d大于 0.95; 追
氮 135、169 和 203 kg hm−2各处理的 Dualex-NSI 在各测定日期均大于 0.95。SPAD 值、Dualex 值、SPAD-NSI 和
Dulaex-NSI均与追氮量显著相关。在拔节期追氮 101 kg hm−2 或 135 kg hm−2即可满足玉米生长对氮素的需求, 获得
最大的经济产量。当超过最大产量施肥量时, 氮肥用量的增加对 SPAD 值、Dualex 值、地上部生物量以及产量均无
显著影响。追肥不仅可达到与氮饱和参考小区同样的产量效果, 而且还可减少氮肥的施用量, 减少种植者的经济投
入。在本试验条件下, 基施氮 45 kg hm−2, 在拔节期适宜的追氮量为 101 kg hm−2或 135 kg hm−2。SPAD叶绿素仪与
Dualex仪均可用来诊断玉米的氮素营养状况。
关键词: 追施氮肥量; 玉米; SPAD值; Dualex值; 产量
Evaluation of SPAD and Dualex for In-Season Corn Nitrogen Status Estimation
YU Huan1,2, WU Hua-Song1,3, and WANG Zhi-Jie2
1 Spice and Beverage Crops Research Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Wanning 571533, China; 2 Horticulture Research
and Development Centre, Agriculture and Agri-Food Canada, St-Jean-sur-Richelieu, J3B3E6, Quebec, Canada; 3 National Centre of Important Tropi-
cal Crops Engineering and Technology Research, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Danzhou 571737, China
Abstract: Nitrogen (N) is one of the most important nutrients influencing both yield and grain quality, and N supply is one of the
few production factors that can be controlled and which is known to effectively influence crop performance. Both SPAD reading
and Dualex reading are shown to be highly correlated with leaf N concentration, and crop N status can be assessed through the
SPAD reading and Dualex reading. The purpose of this study was to evaluate the suitable N rate at topdressing time. In order to
evaluate the N application rates on SPAD reading and Dualex reading of corn after silking, corn field experiment was conducted
with application of 45 kg N ha−1 at sowing and planting density of 79 000 plants ha−1 in 2008 on the L’Acadie experimental farm
(Quebec, Canada). Topdressing N was performed with 0, 34, 68, 101, 135, 169, and 203 kg N ha−1 at jointing stage. N-saturated
reference plots with topdressing of 180 kg N ha−1 at 10 days after sowing, besides 45 kg N ha−1 at sowing, was established. With
increasing topdressing N rates, SPAD reading, aboveground dry biomass and corn grain yield increased, and Dualex reading de-
creased. The SPAD-NSI of topdressing N treatments with 101, 135, 169, and 203 kg N ha−1 was always higher than 0.95 at all
samplings dates. The Dualex-NSI of topdressing N treatments with 101 kg N ha−1 was higher than 0.95 from 18 d to 46 d; the
Dualex-NSI of topdressing N treatments with 135, 169, and 203 kg N ha−1 was also higher than 0.95 at all samplings dates. SPAD
reading, Dualex reading, SPAD-NSI and Dualex-NSI were strongly correlated with topdressing N rates. The maximum yield was
reached when topdressing N was 101 or 135 kg N ha−1 at jointing stage. When maximum yield was reached, any additional N was
no significant effect on SPAD reading, Dualex reading, aboveground dry biomass and corn grain yield. Topdressing N rate of 101
or 135 kg N ha−1 was enough for corn growth after silking and getting maximum grain yield. There was no significant difference
between splitting the N into two applications and N-saturated application on grain yield; however, splitting the N into two applica-
第 5期 鱼 欢等: 利用 SPAD和 Dualex快速、无损诊断玉米氮素营养状况 841


tions significantly decreased the total N application rate and growers’ inputs. In the present study, the suitable topdressing N rate
was 101 or 135 kg N ha−1 with 45 kg N ha−1 at sowing. SPAD and Dualex could be integrated to evaluate in-season N status of
corn.
Keywords: Topdressing N application rates; Corn; SPAD reading; Dualex reading; Corn grain yield
氮素供应是影响作物生长的重要因素之一 [1-3],
然而, 目前氮素在作物上的利用率(NUE)很低。根据
玉米生长过程中对氮素的吸肥规律来施氮肥, 可以
提高 NUE、降低 NO3-N的淋失、减少对地表水和地
下水的污染[3]。前人研究表明, 追肥可以显著提高玉
米的产量和 NUE、降低 NO3-N的淋失[4-5], 而且应该
在玉米需要氮素的时期追施氮肥, 比如在玉米出苗
几周之后追肥[6-8]。为了及时掌握作物生长情况, 往
往以地上部的氮素状况作为诊断作物氮素营养的依
据。但传统的方法不仅破坏植株的生长, 同时操作
复杂、实验室分析周期长, 难以实现作物生长期间
的实时监测。因此, 探索使用简便、实时快速、无
损的作物氮素形态诊断方法尤为重要。
SPAD 叶绿素仪作为一种快速测定作物叶绿素
水平及快速诊断作物氮素水平的工具, 得到很多专
家的认可和推广, 并在小麦、水稻、玉米等作物氮
素营养诊断中得到应用[9-12]。然而, SPAD 值会受年
份、地点、品种、土壤性状、作物生长季节及生长
环境的影响[13-14]。因此, 有些研究者推荐在田间设
一块供氮量对于作物来讲处于奢侈或饱和吸收状态
的参考小区来消除这些因素对 SPAD 值的影响, 这
个参考小区被称为氮饱和参考小区[12,14-15]。氮饱和
参考小区是诊断作物氮素水平以及确定追肥量最有
效的参照方法, 可使所有妨碍氮素诊断的因素都被
消除[16]。它适用于不同的季节、土壤类型和作物品
种[14]。在使用 SPAD 叶绿素仪评估作物氮素状况时
设氮饱和参考小区可以减少作物上氮素的施用量而
且对产量无影响[14,17]。Varvel 等[12]指出所需评估氮
素水平小区的 SPAD 值与氮饱和参考小区的 SPAD
值的比值被定义为氮饱和指数(NSI)。研究表明, NSI
0.95(或 95%)是评估作物氮素水平的一个临界值, 当
NSI小于 0.95时, 作物缺氮, 需要追施氮肥, 否则导
致玉米减产[12,15]。
多酚是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[18], 该
特性可以防止有害的紫外线辐射[19]。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[20]。
多酚约占叶片干重的 23%, 且与叶片氮含量显著负
相关, 当氮素缺乏时可引起叶片多酚含量的增加[20]。
因此, 作物氮素水平也可以通过叶片的多酚含量来
诊断。Dualex 是一种新型便携式叶片测定仪器, 以
双重激发的叶绿素荧光测定叶表面紫外吸收率(375
nm)来评估叶片多酚化合物[21]。该仪器利用反馈电路
完全消除了可变叶绿素荧光的影响, 使红光诱导的
荧光水平和紫外光诱导的荧光水平相等, 可实现田
间的快速测定, 还具有实时、简便、不破坏植株生
长等优点。
SPAD 值和 Dualex 值均与叶片氮含量显著相
关[20,22]。应用 SPAD 叶绿素仪对玉米、水稻等作物
进行氮素亏缺及需氮量预测和作物生长评价等方面
已有不少研究成果[9-12], 但是关于使用 Dualex 仪以
及 Dualex-氮饱和指数(Dualex-NSI)评估玉米需氮量
的研究很少。本研究拟通过不同追氮量对吐丝后玉
米穗位叶 SPAD 值、Dualex 值以及生物量和产量的
影响, 探索适宜的追肥量, 以期为氮肥在玉米上的
合理施用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于 2008 年 5~10 月在加拿大农业与农业食
品部园艺研究与发展中心试验农场 L’Acadie (45º17′
N; 73°20′ W)进行, 该站位于加拿大东南部, 海拔 47
m, 年平均降水量 1 000 mm。0~30 cm土层含有机质
37 g kg−1、硝态氮 2 mg kg−1、有效磷 71 mg kg−1
(Mehlich 3法)、有效钾 121 mg kg−1 (Mehlich 3法),
pH 7.3, 试验地土壤为壤土。在加拿大魁北克省地区
大田作物每年 5~10月种植一季。采用完全随机区组
设计, 基施氮肥 45 kg hm−2, 拔节期(播种后 53 d)追
施氮量分别为 0、34、68、101、135、169、203 kg hm−2,
氮饱和参考小区(SAT225)除基施氮 45 kg hm−2外播
种后 10 d沟施氮肥 180 kg hm−2 (表 1)。在加拿大魁
北克省玉米上的推荐施氮量为 110~170 kg hm−2, 本
试验中氮饱和参考小区中氮肥量为 225 kg hm−2, 因
此可以保证整个生育期内不缺氮。氮肥为液态硝铵
尿素(urea ammonium nitrate, 32% N)。磷、钾肥根据
0~30 cm土层测定结果分别施重过磷酸钙(46% P2O5)
109 kg hm−2、氯化钾(60% K2O) 63 kg hm−2和硫酸钾
842 作 物 学 报 第 36卷

表 1 不同处理氮肥施用时期及施用量
Table 1 The N application times and N rates on corn (kg N hm−2)
处理
Treatment
播种时施氮量
N at sowing
播种后 10 d沟施氮肥量
Banded N at 10 days after sowing
追氮量
Topdressing N
施氮总量
Total N
N45 45 0 0 45
N45+34 45 0 34 79
N45+68 45 0 68 113
N45+101 45 0 101 146
N45+135 45 0 135 180
N45+169 45 0 169 214
N45+203 45 0 203 248
SAT 225 45 180 0 225

镁肥(22% K2O) 170 kg hm−2。小区面积 16 m×3 m =
48 m2, 重复 4次。供试品种为加拿大玉米(Zea mays
L.)推广品种 Pioneer 38B84, 于 2008年 5月 12日播
种。每小区 4 行, 行距 75 cm, 基本苗为 7.9 万株
hm−2, 整个生育期内不灌溉。
1.2 测定项目与方法
1.2.1 SPAD 值 于吐丝后第 11 天上午 8:30~
11:00, 每小区选择生长均匀一致的玉米, 用 SPAD
分析仪(SPAD-502, 日本产)测定每小区中间两行玉
米穗位叶长度的 1/2处上表面, 避开叶脉位置。每小
区测定 20次, 取平均值。之后每隔 6~8 d测定一次。
1.2.2 Dualex 值 测定 SPAD 后的当天, 在测定
SPAD的叶片及部位用 Dualex仪器(Dualex3.3, 法国
产)测定 Dualex 值, 每小区测定 20 次, 取平均值。
因为叶片上、下表面的 Dualex 值显著相关, 在农业
生产中可以只测定叶片的一面 [20,22], 在本试验中只
测定了穗位叶上表面的 Dualex值。
1.2.3 生物量、籽粒重量及产量 收获前每小区
选取 6 株地上部分, 于通风烘箱内 70℃烘 7 d 至衡
重, 测定地上部分干物质重和籽粒干重。 收获期使
用联合收割机分别收获每小区中间两行玉米、收获
长度 9.5 m来计算产量。
1.3 数据分析
SPAD-氮饱和指数(SPAD-NSI)为各追肥处理的
SPAD值与氮饱和参考小区 SAT 225的 SPAD值的比
值。由于 Dualex 值与作物氮素水平负相关, 所以
Dualex-NSI为氮饱和参考小区 SAT 225的 Dualex值
与追肥处理的 Dualex 值的比值。采用 Microsoft
Excel和 SAS软件 PROC MIXED程序统计分析数据,
Excel 软件作图。
2 结果与分析
2.1 追氮量对玉米叶片 SPAD值的影响
图 1 表明, 追肥后, 不同施氮量和生育期显著影
响 SPAD值(P≤0.001), 且施氮量和生育期的互作差
异显著(P≤0.01)。不同处理间穗位叶 SPAD 值随着
生育期的推进存在着差异。N45 和 N45+34 处理
SPAD 值随着生育期的推进逐渐下降且显著低于
N45+101、N45+135、N45+169、N45+203以及氮饱
和处理 SAT 225。N45+68、N45+101、N45+135、
N45+169、N45+203 以及氮饱和处理 SAT 225 随着
生育期的推进 SPAD 值呈先上升后下降的趋势。
SPAD 值随着施氮量的增加而增加, 但是在吐丝后
11~40 d, N45+68、N45+101、N45+135、N45+169、
N45+203 各处理之间 SPAD 值差异不显著, 在吐丝
后 46 d, N45+101、N45+135、N45+169和 N45+203
各处理之间 SPAD 值差异同样不显著, 说明过量追
氮对穗位叶 SPAD值无显著的影响。同时, N45+68、
N45+101、N45+135、N45+169、N45+203各处理与
氮饱和处理 SAT 225 的 SPAD 值在吐丝后 11~46 d
差异均不显著。
2.2 追氮量对玉米叶片 SPAD-NSI值的影响
追肥后, 不同施氮量显著影响 SPAD-NSI 值(P
≤0.001), 生育期对 SPAD-NSI 值影响不显著, 且施
氮量和生育期的互作差异显著(P≤0.05)。穗位叶
SPAD-NSI 同样随着施氮量的增加而增加 , 但是
N45+101、N45+135、N45+169 和 N45+203 各处理
之间 SPAD-NSI值差异不显著。N45和 N45+34处理
在吐丝后 11~46 d及 N45+68处理在吐丝后 18~46 d
SPAD-NSI 值均小于 0.95; N45+101、N45+135、
N45+169、N45+203 各处理在吐丝后 11~46 d
第 5期 鱼 欢等: 利用 SPAD和 Dualex快速、无损诊断玉米氮素营养状况 843




图 1 不同追氮量对玉米叶片 SPAD值的影响
Fig. 1 Influence of topdressing N rates on SPAD reading of
corn ear leaf after silking
不同字母表示不同处理间在同一天内差异达 0.05显著水平(数据
为平均值±标准差, n=4)。符号**和***分别表示在 0.01和 0.001
水平上差异显著。
Different letters indicate significant difference in the same day after
silking at 0.05 probability level (data were mean±SD, n=4).
** and *** indicate significant differences at 0.01 and 0.001
probability levels, respectively.

SPAD-NSI值均大于 0.95 (表 2)。说明追肥后, N45、
N45+34 和 N45+68 处理在一定程度上表现出缺氮,
N45+101、N45+135、N45+169、N45+203各处理在
吐丝后均未表现出缺氮。同时 N45+101、N45+135、
N45+169和 N45+203各处理的 SPAD-NSI值不仅大
于 0.95, 而且大于 1.00, 表明追肥后, 即使整个生育
期内没有达到氮饱和处理 SAT 225 的施氮量, 但是
N45+101、N45+135、N45+169 各处理的 SPAD 值
还是相同于, 甚至高于氮饱和处理 SAT 225。
2.3 追氮量对玉米叶片 Dualex值的影响
表 3 显示, 追肥后, 不同施氮量和生育期均显
著地影响 Dualex 值(P≤0.001), 且施氮量和生育期
的互作差异极显著(P≤0.001)。Dualex值随着生育期
的推进逐渐增加, 且随着施氮量的增加而降低。但
SAT 225的 Dualex值在各测定日期略高于 N45+169
和 N45+203处理。N45和 N45+34处理的 Dualex值
显著高于其他处理。N45+68 处理与 N45+101 处理
的 Dualex 值在吐丝后 11~33 d 差异均不显著, 且与
N45+135处理的Dualex值在 18~33 d差异也不显著。
在吐丝后 11 d, N45+135、N45+169和 N45+203处理
间无显著差异。在吐丝后 18 d, N45+101、N45+135、
N45+169和 N45+203处理间无显著差异。在吐丝后
25 d, N45+135 和 N45+169 之间差异不显著 ,
N45+169和 N45+203处理间无显著差异。在吐丝后
33 d, N45+101、N45+135、N45+169和 N45+203处
理之间无显著差异。在吐丝后 40 d 和 46 d, N45+
135、N45+169和 N45+203处理之间均无显著差异。
说明追肥时施入过多的氮素对穗位叶Dualex值无显
著的影响。同时, N45+135、N45+169、N45+203各
处理的 Dualex 值与氮饱和处理 SAT 225 在吐丝后
18~46 d 差异均不显著, 且在吐丝后 11 d 显著低于
SAT 225。

表 2 不同追氮量对玉米叶片 SPAD-NSI 值的影响
Table 2 Influence of topdressing N rates on SPAD-NSI of corn ear leaf after silking
吐丝后天数 Days after silking 处理
Treatment 11 d 18 d 25 d 33 d 40 d 46 d
N45 0.60±0.08 c 0.59±0.06 d 0.62±0.09 d 0.53±0.10 c 0.50±0.12 d 0.52±0.10 d
N45+34 0.86±0.08 b 0.82±0.06 c 0.87±0.09 c 0.81±0.09 b 0.76±0.18 c 0.75±0.21 c
N45+68 0.96±0.07 a 0.94±0.08 b 0.94±0.15 b 0.93±0.23 a 0.92±0.05 b 0.92±0.13 b
N45+101 0.98±0.04 a 0.97±0.08 ab 1.08±0.16 ab 1.09±0.24 a 1.06±0.10 ab 1.12±0.22 ab
N45+135 1.02±0.04 a 1.02±0.10 a 1.13±0.17 a 1.14±0.20 a 1.10±0.18 a 1.19±0.26 a
N45+169 1.02±0.07 a 1.00±0.09 ab 1.10±0.17 ab 1.12±0.22 a 1.11±0.22 a 1.20±0.28 a
N45+203 1.02±0.08 a 1.00±0.10 ab 1.11±0.13 a 1.12±0.19 a 1.09±0.14 a 1.20±0.26 a
施氮量 N rate ***
生育期 Growth stage NS
施氮量×生育期
N rate × Growth stage
*
同一列内标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著(数据为平均值±标准差, n=4)。*和***分别表示在 0.05 和 0.001水平上差异
显著。NS表示无显著差异。
Values within the same column followed by a different letter indicate significant difference at 0.05 probability level (data are mean±SD,
n=4). * and *** indicate significant difference at 0.05 and 0.001 probability levels, respectively, and NS means no significant difference.
844 作 物 学 报 第 36卷

表 3 不同追氮量对玉米叶片 Dualex 值的影响
Table 3 Influence of topdressing N rates on Dualex reading of corn ear leaf after silking
吐丝后天数 Days after silking 处理
Treatment 11 d 18 d 25 d 33 d 40 d 46 d
N45 1.10±0.07 a 1.13±0.14 a 1.25±0.06 a 1.25±0.10 a 1.31±0.05 a 1.31±0.09 a
N45+34 0.96±0.07 b 1.12±0.07 a 1.14±0.11 b 1.18±0.18 a 1.27±0.11 a 1.30±0.12 a
N45+68 0.87±0.06 c 0.93±0.07 b 0.96±0.07 c 1.03±0.16 b 1.13±0.08 b 1.16±0.10 b
N45+101 0.83±0.03 cd 0.86±0.03 bc 0.95±0.09 c 0.96±0.13 bc 1.00±0.05 c 1.06±0.07 c
N45+135 0.74±0.09 e 0.87±0.08 bc 0.90±0.06 cd 0.94±0.04 bc 0.93±0.10 d 0.95±0.12 d
N45+169 0.75±0.07 e 0.80±0.05 c 0.84±0.10 de 0.89± 0.09 bc 0.91±0.06 d 0.94±0.05 d
N45+203 0.74±0.07 e 0.78±0.06 c 0.82±0.09 e 0.85±0.04 c 0.87±0.09 d 0.89±0.06 d
SAT 225 0.81±0.05 d 0.85±0.05 bc 0.88±0.12 de 0.92±0.11 bc 0.92±0.06 d 0.95±0.08 d
施氮量 N rate ***
生育期 Growth stage ***
施氮量×生育期
N rate × Growth stage
***
同一列内标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著(数据为平均值±标准差, n=4)。*** 表示在 0.001水平上差异显著。
Values within the same column followed by a different letter indicate significant difference at 0.05 probability level (data are mean±SD,
n=4). *** indicates significant difference at 0.001 probability level.

2.4 追氮量对玉米叶片 Dualex-NSI值的影响
追施氮肥后, 不同施氮量和生育期均显著影响
Dualex-NSI 值(P≤0.001), 但施氮量和生育期的互
作差异不显著(表 4)。Dualex-NSI随着施氮量的增加
而增加。但在吐丝后 11、40 和 46 d, N45+135、
N45+169 和 N45+203 处理之间均无显著差异 ;
N45+169和 N45+203处理之间在吐丝后 18 d和 25 d
差异均不显著; 在吐丝后 33 d, N45+101、N45+135、
N45+169和 N45+203处理之间未表现出显著差异。
N45、N45+34和 N45+68各处理的 Dualex-NSI值在
吐丝后 11~46 d 均小于 0.95; N45+101 处理的
Dualex-NSI值在吐丝后 11、18和 33 d均大于 0.95;
N45+135、N45+169 和 N45+203 各处理 Dualex-NSI
值在吐丝后 11~46 d均大于 0.95 (表 4)。可见追肥后,
N45、N45+34 和 N45+68 各处理的追肥量并不能满
足玉米对氮素的需求 , 在一定程度上表现出缺氮 ;
N45+ 135、N45+169和 N45+203各处理的追氮量可
以满足玉米对氮素的需求, 均未表现出缺氮。N45+

表 4 不同追氮量对玉米叶片 Dualex-NSI值的影响
Table 4 Influence of top-dressing N rates on Dualex-NSI of corn ear leaf after silking
吐丝后天数 Days after silking 处理
Treatment 11 d 18 d 25 d 33 d 40 d 46 d
N45 0.74±0.01 d 0.76±0.05 d 0.70±0.06 e 0.73±0.03 d 0.70±0.02 d 0.72±0.01 d
N45+34 0.84±0.01 c 0.76±0.02 d 0.77±0.03 d 0.78±0.03 cd 0.73±0.02 d 0.73±0.01 d
N45+68 0.93±0.01 b 0.91±0.02 c 0.91±0.06 c 0.90±0.03 bc 0.81±0.04 c 0.82±0.00 c
N45+101 0.98±0.03 b 0.99±0.02 b 0.92±0.04 bc 0.96±0.01 ab 0.92±0.01 b 0.90±0.02 b
N45+135 1.10±0.07 a 0.98±0.03 bc 0.98±0.07 b 0.98±0.08 ab 0.99±0.04 a 1.00±0.04 a
N45+169 1.08±0.03 a 1.06±0.04 a 1.05±0.02 a 1.03±0.02 a 1.01±0.00 a 1.01±0.03 a
N45+203 1.10±0.06 a 1.10±0.03 a 1.07±0.04 a 1.08±0.08 a 1.06±0.06 a 1.06±0.01 a
施氮量 N rate ***
生育期 Growth stage ***
施氮量×生育期
N rate × Growth stage
NS
同一列内标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著(数据为平均值±标准差, n=4)。***表示在 0.001水平上差异显著。NS表示无
显著差异。
Values within the same column followed by a different letter indicate significant difference at 0.05 probability level (data were
mean±SD, n=4). *** indicates significant difference at 0.001 probability level, and NS means no significant difference.
第 5期 鱼 欢等: 利用 SPAD和 Dualex快速、无损诊断玉米氮素营养状况 845


135、N45+169、N45+203各处理的 Dualex-NSI值不
仅大于 0.95, 而且接近或大于 1.00, 表明追肥后, 即
使整个生育期内没有达到氮饱和处理 SAT 225的施
氮量, 但是 N45+135和 N45+169处理还是达到甚至
低于氮饱和处理 SAT 225的 Dualex值。
2.5 不同追氮量下地上部干物质和产量的变化
收获期 N45+34 和 N45+68 处理间无显著差异;
N45+101、N45+135、N45+169、N45+203以及 SAT
225之间差异不显著。说明过量追氮对地上部分生物
量和籽粒干重影响不显著(表 5)。追氮量从 0 kg hm−2
增加到 101 kg hm−2, 籽粒产量显著增加。然而 ,
N45+101与 N45+135处理间和 N45+101与氮饱和对
照 SAT 225 之间产量差异均不显著 , N45+135、
N45+169、N45+203 以及 SAT 225 之间产量无显著
差异。表明地上部分干物质重和产量均随追氮量的
增加而增加, 但达到一定的追氮量, 再施入氮素则
无显著的影响。这是由于在一定的范围内, 随着氮
肥用量的增加, 充足的氮素营养满足了作物生长对
养分的需求, 当氮肥增加到一定量时, 作物对氮肥
的吸收属于奢侈吸收, 叶片光合作用以及生物量不
再增加, 达到饱和状态。
2.6 SPAD值、Dualex值、收获期地上部生物量
及产量之间的相关性
图 2显示, Dualex值与 SPAD值显著负相关(R2=
0.62, P≤0.001)。从表 6可以看出, 吐丝后 11~46 d,
穗位叶 SPAD 值、SPAD-NSI 和 Dualex-NSI 均与收
获期地上部分生物量显著正相关(P≤0.001); Dualex
值与收获期地上部分生物量显著负相关(P≤0.001)。
SPAD值、SPAD-NSI和 Dualex-NSI在各测定日期均
与产量存在显著正相关关系(P≤0.001), Dualex值与
产量之间存在显著负相关关系(P≤0.001)。
3 讨论
合理施用氮素是调控作物生长的重要手段之
一。适时适量的氮素不仅可以提高作物产量, 还可
以提高 NUE、降低 NO3-N的淋失、减少对地表水和
地下水的污染, 降低叶片中多酚的含量[3,14,20]。玉米
吐丝开花以后的生殖生长阶段, 是形成产量的关键
时期, 充足的氮素供应可以保持较高水平的叶绿素
含量, 提高叶片光合作用强度和延长功能期, 是干
物质积累和获得高产的保证。
本试验结果表明, SPAD值随着追氮量的增加而
增加, 但是施入过多的氮素对玉米穗位叶 SPAD 值
没有显著的影响, 这是因为过量的氮素不会增加叶
绿素含量和 SPAD 值[15], 同时还容易导致 NO3-N 的
淋失, 降低 NUE。在吐丝后 11~46 d, N45+101、
N45+135、N45+169 和 N45+203 各处理之间 SPAD
值和 SPAD-NSI 差异均不显著。Dualex 值随着追施
氮肥量的增加而降低 , 但是过量的氮素并未使
Dualex值出现显著的变化。
NSI 0.95 是评估氮素水平的一个临界值 , 当
NSI 小于 0.95 时, 表明作物缺氮, 当 NSI 大于 0.95
时 , 表明作物不缺氮 [12,15]。本试验中 N45+101、
N45+135、N45+169 和 N45+203 各处理 SPAD-NSI
不仅大于 0.95, 而且大于 1.00; N45+135、N45+169
和 N45+203各处理 Dualex-NSI不仅大于 0.95, 而且
大于 1.00。表明追施氮肥 101、135、169或 203 kg hm−2
在玉米生长后期不仅可以满足玉米对氮素的需求 ,

表 5 不同追氮量条件下成熟期玉米地上部生物量、籽粒干重及籽粒产量的变化
Table 5 Influence of topdressing N rates on aboveground dry biomass, dry grain weight, and grain yield of corn at maturity stage
处理
Treatment
地上部分干物质重
Aboveground dry biomass
(g plant−1)
籽粒干重
Dry grain weight
(g plant−1)
产量
Grain yield
(14.5% humidity, ×103 kg hm−2)
N45 135.4±17.9 c 70.0±15.2 c 4.13±0.73 e
N45+34 197.2±43.7 b 109.8±27.2 b 6.92±1.50 d
N45+68 220.5±10.3 b 127.6±4.4 b 8.64±0.59 c
N45+101 258.7±23.0 a 153.7±11.9 a 10.35±0.91 b
N45+135 264.5±10.8 a 157.9±8.9 a 11.08±0.55 ab
N45+169 269.6±18.6 a 163.3±7.8 a 11.68±0.45 a
N45+203 255.6±9.6 a 157.8±6.5 a 12.07±0.34 a
SAT 225 280.8±30.1 a 149.6±11.3 a 11.18±0.49 ab
同一列内标以不同字母的值在 0.05水平上差异显著(数据为平均值±标准差, n=4)。
Values within the same column followed by a different letter indicate significant difference at 0.05 probability level (data are mean±SD, n=4).

846 作 物 学 报 第 36卷



图 2 SPAD值和 Dualex值的相关性
Fig. 2 Correlation between SPAD reading and Dualex reading
数据为吐丝后 11~46 d各处理数据。
Data are across all treatments from 11 d to 46 d after silking.

而且效果明显高于 SAT 225。
地上部干物质重和籽粒干重同样随着追施氮肥
量的增加而增加, 但 N45+101、N45+135、N45+169
和 N45+203 各处理之间差异不显著, 并与氮饱和处
理 SAT 225之间无差异。玉米籽粒产量随着追施氮
肥量的增加而显著增加, 但 N45+135、N45+169 和
N45+203 各处理之间差异不显著, 且与氮饱和处理
SAT 225 之间无显著差异, N45+101同样与 SAT 225
差异不显著。当作物产量已经达到最大值时, 施入
过多的氮肥并不能够继续增加作物的产量, 反而增
加种植者的经济投入, 容易造成 NO3-N 的淋失、增
加对地表水和地下水的污染[23]。
玉米在生长前期不需要太多的氮素, 因为在进
入拔节期以前玉米对氮素的需求量很少[24], 施入过
多的氮素将导致 NO3-N的淋失。因此播种时施氮肥
45 kg hm−2, 然后在拔节期追施氮肥 101 kg hm−2或
135 kg hm−2即可满足玉米生长后期氮素需求并获得
最大产量, 这使 SPAD 值、Dualex 值、地上部生物
量以及产量不仅可以达到与氮饱和参考小区同样的
效果, 而且减少玉米生育期内氮肥施用量。
SPAD 作为一种实时快速诊断作物氮素营养的
工具已经得到了很多学者的认可[9-12], Dualex 值与
SPAD 值显著负相关, 均可用来评估作物的氮素营
养状态。一直以来, 以实验室常规测试为基础的作
物氮素营养诊断和推荐施肥的传统方法不仅破坏植
株的生长, 同时操作复杂、分析周期长, 难以实现作
物生长期间的实时监测, 不利于推广应用。因此, 简
便、实时快速、无损的作物氮素营养诊断方法近年
来得到了广泛的关注, 是极有发展前途的, 在研究
和实际应用中都已取得很大进展。使用无损测试技
术对土壤或作物氮素状况的精确评价是作物营养诊
断技术的发展趋势[25]。在本研究中为了不破坏植株,
未进行玉米植株氮含量的测定, 在今后的研究工作
中应该设立破坏取样区, 将破坏取样和不破坏取样
的试验结果进行对比 , 进一步使用 SPAD 值和
Dualex 值指导氮素在玉米上的应用, 并将试验方法
和结果应用到其他地区和作物上, 达到实时实地作
物氮素精确管理, 提高农业生产效益。
4 结论
基施氮 45 kg hm−2, 在拔节期追施氮 101 kg
hm−2或 135 kg hm−2即可满足玉米生长对氮素的需求
并获得最大产量。可用 SPAD值和 Dualex值来评估
追氮量对玉米生长的影响 , 进而反过来确定追氮

表 6 SPAD值、Dualex值、SPAD-NSI 和 Dualex-NSI分别与收获期地上部生物量和籽粒产量的相关性
Table 6 Correlation of SPAD reading, Dualex reading, SPAD-NSI and Dualex-NSI with aboveground dry biomass at harvest stage
and corn grain yield
吐丝后天数 Days after silking
指标
Parameter 11 d 18 d 25 d 33 d 40 d 46 d
SPAD值 SPAD reading 0.88*** 0.90*** 0.86*** 0.89*** 0.91*** 0.87***
SPAD-NSI 0.91*** 0.89*** 0.84*** 0.82*** 0.86*** 0.77***
Dualex值 Dualex reading –0.79*** –0.76*** –0.78*** –0.73*** –0.82*** –0.79***
生物量
Aboveground
dry biomass
Dualex-NSI 0.79*** 0.73*** 0.69*** 0.68*** 0.77*** 0.75***

SPAD值 SPAD reading 0.90*** 0.92*** 0.91*** 0.92*** 0.95*** 0.94***
SPAD-NSI 0.87*** 0.88*** 0.83*** 0.80*** 0.87*** 0.80***
Dualex值 Dualex reading –0.86*** –0.84*** –0.84*** –0.80*** –0.88*** –0.85***
产量
Grain yield
Dualex-NSI 0.88*** 0.87*** 0.86*** 0.86*** 0.89*** 0.88***
*** 表示在 0.001水平上差异显著。*** Significantly different at 0.001 probability level.
第 5期 鱼 欢等: 利用 SPAD和 Dualex快速、无损诊断玉米氮素营养状况 847


量。因此, 在农业生产中, 可以使用 SPAD叶绿素仪
和 Dualex仪评估追氮量以及追氮时期。

致谢：感谢加拿大农业与农业食品部园艺研究与发
展中心的 Nicolas Tremblay、Carl Bélec、Edith Fallon
和 Marcel Tétreault在试验设计及进行中的帮助。
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