1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
意义：小麦是我国主要的粮食作物之一，种植面积大、分布地域广，占我国粮食总产量的20%左右。随着近年来人口的不断增多和耕地面积的大幅下降，粮食安全问题成为我国面临的一个十分重要的问题。施氮量的增加对作物产量有一定的提高，但过量施用，不仅会适得其反，且会造成一系列的问题，如土壤质量退化、水体富营养化、温室气体的大量排放等。因此确定合理氮素浓度，与精确氮素管理以及作物产量密切相关。本研究致力于建立小麦不同生育时期的相对产量与氮营养指数和氮需求量之间的关系，从而确定氮素需求量，进而估测小麦产量。这项研究结果可为小麦生产中精确氮肥管理提供理论途径和技术指导。
国内外研究状况：justes等建立了法国冬小麦的临界氮浓度模型，并被国内外学者广泛应用; yue等建立了华北平原冬小麦临界氮浓度模型,发现法国和中国华北平原的冬小麦临界氮浓度模型有明显差异；赵犇针对不同蛋白质含量小麦品种，构建了临界氮浓度模型；岳松华则根据大穗型品种周麦16和多穗型品种豫麦49-198的不同特点，构建了它们的临界氮浓度模型。lemaire等利用氮营养指数对谷类和牧草类进行氮素诊断并调整施肥；colnenne等建立了氮营养指数与油菜的生长速率、叶面积指数、氮素利用率以及产量的关系模型，用来定量诊断因氮营养胁迫对作物各项生长指标造成的损失；贺志远等基于临界氮浓度的氮营养指数的产量模型的研究。
应用前景：对提高农业生态系统产量水平，氮素利用率和环境效益具有重要意义。
2. 研究的基本内容和问题
目标：
（1）明确小麦生产过程中各阶段合理的氮素需求量。
（2）建立合理的氮素营养评价指标。
3. 研究的方法与方案
研究方法：本研究于4个不同年份和不同地点开展了不同氮肥施用和不同品种处理的小麦试验，各试验点分布情况和试验点土壤属性分别如下所示。其中采用试验1和2的数据集进行模型的构建，采用试验3和4的数据集进行模型的验证，具体试验设计如下：
试验1：氮肥处理基追比均为5：5，基肥于播种前施入，追肥在拔节时施入。11月5日播种，播种方式为人工条播，品种为主区，氮肥处理为副区，小区面积5*6=30m2，行距25cm，重复3次，基本苗为2.25*106 plant ha-1。结合整地一次性施用105kg ha-1 P2O5和120 kg ha-1 K2O的磷钾基肥，其他栽培管理措施同一般高产田。
试验2：氮肥处理基追比均为5:5，基肥于播种前施入，追肥在拔节时施入。播种日期为10月23日，播种方式为人工条播，品种为主区，氮肥处理为副区，小区面积5*6=30m2，行距25cm，重复3次，基本苗为2.25*106 plant ha-1。结合整地一次性施用105kg ha-1 P2O5和120kg ha-1 K2O的磷钾基肥，其他栽培管理措施同一般高产田。
试验3：氮肥处理基追比均为5：5，基肥于播种前施入，追肥在拔节时施入。播种日期为10月27日，播种方式为人工条播，品种为主区，氮肥处理为副区，小区面积5*6=30m2，行距25cm，重复3次，基本苗为2.25*106 plant ha-1。结合整地一次性施用105kg ha-1 P2O5和120kg ha-1 K2O的磷钾基肥，其他栽培管理措施同一般高产田。
试验4：氮肥处理基追比均为5:5，基肥于播种前施入，追肥在拔节时施入。播种方式为人工条播，试验为随机区组排列，3次重复，小区面积5*5.5=27.5m2，基本苗1.8*106 plant ha-1，行距25cm。各处理配施150kg ha-1 P2O5和210kg ha-1 K2O的磷钾基肥，其他栽培管理措施同一般高产田。
| 试验编号 | 时间 | 地点 | 品种 | 氮处理(kgha-1) | 取样日期 |
| Experiment No. | Year | Location | Cultivar | N level(kgha-1) | Sample stages |
| 建模数据 | |||||
| 试验1 Exp. 1 | 2014-2015 | 如皋 (32.27E,120.76N) | 宁麦13(NM13) 扬辐麦4(YFM4) 淮麦20(HM20) | 0 (N0) 120 (N1) 225 (N2) 330 (N3) | 3月28日(拔节期) 4月08日(孕穗期) 4月18日(抽穗期) 4月23日(开花期) |
| 试验2 Exp. 2 | 2015-2016 | 泗洪 (33.36E,118.26N) | 淮麦20(HM20) 徐麦(XM30) | 0 (N0) 90 (N1) 180 (N2) 270 (N3) 360 (N4) | 4月05日(拔节期) 4月14日(孕穗期) 4月22日(抽穗期) 4月26日(开花期) |
| 验证数据 | |||||
| 试验3 Exp. 3 | 2014-2015 | 淮安 (33.59E,118.88N) | 宁麦13(NM13) 扬辐麦4(YFM4) 淮麦20(HM20) | 0 (N0) 120 (N1) 225 (N2) 330 (N3) | 3月31日(拔节期) 4月12日(孕穗期) 4月20日(抽穗期) 4月27日(开花期) |
| 试验4 Exp. 4 | 2005-2006 | 南京 (118.59E,31.56N) | 宁麦9(NM9) 豫麦34(YM34) | 0 (N0) | 3月30日(拔节期) |
| 90 (N1) | 4月11日(孕穗期) | ||||
| 180 (N2) | 4月20日(抽穗期) | ||||
| 270 (N3) | 4月29日(开花期) |
技术路线：
（1）建立临界氮浓度稀释曲线
综合考虑年代、品种和地区等因素，选择王晓玲所建立的小麦临界氮浓度曲线()。
（2）氮营养指数
为量化作物的氮素营养状况，本研究采用氮营养指数( Nitrogen nutrition index，NNI) 来评价，其表达式为
NNI=Nt/Nc
Nt是地上部分实测浓度的氮数值；Nc是基于小麦临界氮浓度稀释曲线获得的临界氮浓度值。NNI=1，表示氮素营养状况适宜；NNI1,表示氮素营养状况盈余；NNI1,表示氮素营养状况亏缺。
（3）氮素需求量
NR=（Ncna-Nna）/NUE
NR、Ncna、Nna、NUE分别代表氮素需求量、临界氮浓度曲线下的氮积累量、不同氮水平下的氮积累量和氮素利用率。其中，氮素利用率采用王桂良对南方冬小麦(含江苏省)的研究结果，定为38%。
可行性分析：
（1）研究思路清晰：氮素是植物生长发育所必需的营养元素之一，其对于小麦产量的提高和品质的调控起着至关重要的作用。前人建立的众多植物的临界氮浓度稀释曲线模型已被广泛应用，而能否进行小麦产量的估测仍有待研究，因此明确小麦生产过程中各阶段合理的氮素需求量，合理施用氮肥，对提高小麦产量、降低环境污染、促进我国生态文明建设至关重要。
（2）研究方法可靠：采用均方根误差RMSE和标准化均方根误差n-RMSE对所建立模型进行验证。RMSE和n-RMSE表达式如下
式中，Si和mi分别表示模拟值和实际值，n是数据个数，是实测数据的平均值。计算所得RRMSE值越小代表模型精度越高。
此方法已被广泛运用于模型验证，具有可行性、可靠性。
（3）研究条件完备：本研究依托于南京农业大学国家信息农业工程技术中心，拥有一流的仪器设备和良好的生产示范基地。完全满足于本研究的需求。
（4）研究热强度高：作为南京农业大学农学院农学专业的本科生，具备了一定的科研基础，对科研怀有积极的热情。相信在导师和师兄师姐以及同学之间的指导帮助下一定能够圆满完成研究。
4. 研究创新点
（1）学术思想新颖，科学问题明确。
临界氮浓度稀释曲线模型广泛应用与各类作物的氮素诊断，但利用其估测小麦产量仍有待研究。
（2）研究思路清晰，研究内容创新。
5. 研究计划与进展
（1）2018.06-2018.12搜集资料，阅读文献，确定论文题目。
（2）2018.12-2019.01根据所选题目搜集相关资料、文献并做好文献阅读笔记。
（3）2019.01-2019.02整理归纳搜集资料撰写论文大纲。
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