1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
1 研究意义
水稻是世界三大粮食作物之一，也是我国最重要的粮食作物。目前我国水稻种植面积2800万公顷左右，占粮食作物播种面积的1/3左右，产量占粮食总产量的37%，全国有一半以上的人口以稻米为主食。因此，水稻在我国农业生产和粮食安全中占有举足轻重的战略地位。而随着社会经济的发展，在近年来人口不断增加、耕地逐年减少、资源危机日益加重的严峻形势下通过科技进步提高稻谷产量，保证稻米总量供需平衡，确保21世纪的粮食安全就显得尤为重要（朱兆良等，2013）。
氮素在植物生命活动中占有重要地位，参与多种物质的合成，被称为生命元素。为保证获得足够的粮食产量，农业生产者投入了大量的氮肥。在氮肥施用和品种改良等因素的共同作用下，20世纪中期以来，粮食作物产量增长明显。特别是氮肥的施用，养活了48%的新生人口（2008）。目前，有50%的人口依赖于氮肥的粮食生产（2005）。但目前在我国，氮肥施用量普遍偏高，造成氮肥利用率下降严重，远远落后于发达国家（2002）。据有关研究，我国主要粮食作物的氮素利用率不超过30%（张福锁等，2008），低于世界范围内的平均值约为33%（2002,1999）。过多的氮肥投入不仅无法获得更高的产量，反而会导致作物产量及品质下降。超过71% 未被植物利用的氮素还会离开土壤进入水体及大气，产生环境污染（2007）。由于氮素施用过多造成的土壤酸化及水体污染问题已经十分严重（2010）。氮肥投入还会增加二氧化碳、一氧化二氮释放量，加剧温室效应（2014，2014）。加之，我国同其他国家相比，复种指数较高，粮食的周年生产阻碍了土壤中氮素营养的自然再生（2008），我国的氮肥需求更大，流失量也随之增大。
2. 研究的基本内容和问题
1研究目标
探索在不同产量条件下粳稻的光谱指标的动态变化。建立水稻全生育期的光谱指标动态变化，通过动态变化曲线来指导水稻精确施肥，从而达到高产、高效、优质的目标。
2研究内容
3. 研究的方法与方案
1研究方法
(1) 实施不同水稻氮素水平、基追比处理的水稻田间试验。
(2) 运用作物栽培知识，准确识别水稻的各个生育期以及各个生育时期的生长状况。
(3) 准确获取水稻冠层反射光谱信息，基于已有的植被指数，构建植被指数与产量之间的动态变化模型。
2技术路线
3实验方案
(1) 试验地点：国家信息农业工程技术中心如皋试验示范基地（江苏省如皋市白蒲镇朱家桥村，北纬3200′，东经12020′）。
(2) 试验材料及方案
1个品种：武运粳24号（迟熟中粳）作为供试品种；
4个氮肥水平：N0 = 0 kg ha-1, N1 = 200 kg ha-1, N2 = 300 kg ha-1, N3 = 400 kg ha-1；
2个基追比：3:3:2:2、2:2:3:3；
3次重复，随机区组排列，栽插密度为15cm30cm每小区分为试验测试区和取样区,小区面积5*7m。
(3) 田间施肥
各处理配施127 kg hm-2 P2O5的磷肥和225 kg hm-2 K2O的钾肥，磷肥全部施做基肥，
钾肥按照基追比1:1施用。
各处理施氮量如下：
处理 | 基蘖肥（kgha-1） | 穗肥（kgha-1） | 总施氮量（kgha-1） | |
1 | N0R0S0 | 0 | 0 | 0 |
2 | N1R1S0 | 80 | 0 | 80 |
3 | N1R1S1 | 80 | 120 | 200 |
4 | N1R2S0 | 120 | 0 | 120 |
5 | N1R2S1 | 120 | 80 | 200 |
6 | N2R1S1 | 120 | 180 | 300 |
7 | N2R2S0 | 180 | 0 | 180 |
8 | N2R2S1 | 180 | 120 | 300 |
9 | N3R1S0 | 160 | 0 | 160 |
10 | N3R1S1 | 160 | 240 | 400 |
11 | N3R2S0 | 240 | 0 | 240 |
12 | N3R2S1 | 240 | 160 | 400 |
(1) 试验仪器与设备
美国公司生产的RapidScan CS-45主动式便携传感器。
(2) 测试方案
利用RapidScan CS-45主动式便携传感器测量670、730、780nm波段反射率及NDVI、NDRE光谱指数。测量时于冠层上方1.0米进行，定行测量。
(6) 据处理与分析
利用Microsoft Excel软件进行数据整理、计算和统计分析。
4可行性分析
(1) 选题新颖
水稻生长的过程中，由于施氮量的不同，而导致水稻的产量发生变化。通过构建植被指数与产量的动态变化模型，可以快速、无损、准确地指导水稻田间施肥，实现精确化管理。
(2) 实验设施精良
国家信息农业工程技术中心在江苏省如皋市建有150余亩的试验基地，可很好地满足本研究工作的总体需要。并且有先进的仪器作为支撑。
(3) 科研团队优秀
指导教师曾主持过多项国家级重大项目，在作物生长监测已取得显著成果。课题组近几年致力于利用稻麦冠层高光谱生长监测工作，并取得了优异成果。课题组中有优秀的博士研究生和硕士研究生，可为本试验的顺利进行提供有力的指导与帮助。
(4) 个人能力强劲
本人勤奋踏实，富有创新精神，基础理论知识扎实，学习成绩优秀，热爱科研事业，为试验的顺利完成提供了良好的保证。
4. 研究创新点
(1) 在水稻生长的进程中，随着生育期的推进，水稻的长势发生变化。植被指数的变化很好的反映了水稻植株的生长状况。前人还没有对NDRE与产量关系的进行研究。
(2) 本文应用主动光源的RapidScan CS-45获取水稻冠层光谱信息，通过无损的监测手段获取光谱指标参数。建立不同产量条件下的植被指数全生育期动态变化模型，从而实现水稻的精确施肥。
5. 研究计划与进展
2015年7月2015年10月：播种基地水稻并进行管理，学习基础理论知识、阅读相关文献，熟练掌握各项仪器的操作方法和技能，同时学习数据分析软件。
2015年10月2015年11月：完成水稻室内可溶性总糖以及淀粉测定，学习实验室内各种分析测量仪器使用方法以及室内分析的实验技能与方法。
2015年12月2016年5月：撰写文章开题报告，并对大量数据进行处理。后期完成毕业论文的撰写，以及最终的毕业答辩。
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