东北地区玉米和水稻低温冷害诊断指标与远程决策管理系统研究

论文摘要

农作物低温冷害是我国东北地区的主要气象灾害之一,发生次数较为频繁,造成的经济损失也比较严重。近些年来,由于全球气候变暖的趋势比较明显,东北地区基本没有发生大范围严重的延迟型低温冷害,但区域性和阶段性低温冷害仍然时有发生。另外,由于气候异常事件增多,年内气温波动幅度加大等原因,作物障碍型低温冷害有频繁和严重的趋势,因此有效预测、防御作物生育期低温对于东北地区的粮食生产具有重要意义。本文的主要研究内容如下:1.根据东北地区的气候特点,分析了与农作物生长发育紧密相关的气象因子（降雨、总辐射和积温）的分布规律,以及该地区低温冷害的发生的频次和区域,进一步证实了进行低温冷害防御的重要性和必要性2.对不同时期低温处理下各种生理指标的变化进行了分析,结果表明,过氧化物酶（POD）、脯氨酸、叶绿素均呈下降趋势,丙二醛（MDA）则呈上升趋势,并且4种指标的变化幅度与水稻耐低温系数之间呈极显著相关性（P<0.01）,各种指标的加权平均值（D值）与抗低温系数之间相关系数达到极显著,并且高于每一个单一指标。因此,D值可以更有效的对水稻进行抗低温评价和分级。利用苗期、孕穗期、抽穗期和灌浆期4个不同生育时期不同生理指标隶属函数的加权平均值（D值）对不同水稻品种的抗冷性进行分类划分。3.对目前东北中部地区的7个主栽水稻品种长白9,长白16,吉粳803,吉粳105,吉粳88,吉粳83,吉粳81进行孕穗期16℃低温冷水处理,通过线性内插法确定了低温处理6-14天连续9天的水稻空壳率,利用统计回归方法建立了16℃低温处理下不同水稻品种处理天数与空壳率间的相互关系。结果表明:所有参试品种在处理10-13天时水稻空壳率达到最高,随后无明显变化。其中耐冷性弱的长白19的空壳率最早达到最大值,并且冷水反应比较敏感。耐冷性最强的吉粳81,冷水反应比较迟钝。其余的品种介于二者之间。4.对7个主要水稻栽培品种在孕穗期、抽穗期和灌浆期进行空气低温处理,分析不同生育时期低温与稻米品质之间的相互关系,结果表明,对稻米品质影响最大的时期是灌浆期,其次是抽穗期,最小的是孕穗期。同时,不同水稻品种间耐冷性具有明显差异,低温处理下同一品种三种营养物质含量在不同生育时期的差异与品种的耐冷性有一定的相关性,而同一生育时期三种营养物质的降低幅度之间却没有明显的相关性。5.对目前东北中部地区7个主栽水稻品种幼苗期进行低温处理,分析不同温度对不同品种根系活力的影响。结果表明,不同水稻品种在8-12℃的低温处理下,根系活力与处理天数呈反比,并均呈现良好的线性关系。同时不同温度处理下不同水稻品种的根系活力差异均表现为品种差异大于处理差异,进而证明了水稻根系活力与水稻品种特性关系密切。6.总结了玉米低温冷害诊断的指标,构建了基于Web的东北地区玉米低温冷害诊断决策系统,并进行了初步应用,并取得了较好的应用效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 作物诊断系统
• 1.1.1 农业诊断决策系统的发展进程及特点
• 1.1.2 农业诊断决策系统的应用
• 1.1.3 基于Web 无线远程诊断系统
• 1.2 主要农作物低温冷害诊断
• 1.2.1 植物低温冷害机理
• 1.2.2 植物低温冷害诊断的主要方法
• 1.3 农业诊断决策系统的发展方向
• 1.4 研究内容和目标
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究目标
• 第二章 东北地区气候特点与低温冷害发生规律
• 2.1 东北地区年、季气温变化时间特性
• 2.2 东北地区低温冷害区域分布特征
• 2.2.1 东北地区低温冷害频率的空间分布特征
• 2.2.2 东北地区夏季低温发生频率的空间分布
• 2.3 东北地区主要气象因素分布及变化规律
• 2.3.1 研究方法
• 2.3.2 积温年际变化与空间分布
• 2.3.3 降雨年际变化与空间分布
• 2.3.4 总辐射年际变化与空间分布
• 2.4 结论与讨论
• 第三章 东北中部地区水稻不同生育时期低温处理下生理变化及耐冷性比较
• 3.1 低温冷害诊断系统指标的确定
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 试验材料
• 3.2.2 试验方法
• 3.2.3 生理指标及其测定方法
• 3.2.4 水稻耐低温综合评价方法
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 不同生育时期各种生理指标隶属函数及D 值分析
• 3.4 结论与讨论
• 第四章 低温处理对不同生育时期水稻品质的影响及孕穗期空壳率的影响
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 不同生育时期低温处理对稻米品质影响的差异显著性分析
• 4.2.2 低温处理下稻米主要营养物质在不同生育时期间的变化分析
• 4.2.3 不同生育时期低温处理下稻米主要营养物质间的相互变化分析
• 4.2.4 冷水胁迫与水稻空壳率的关系
• 4.2.5 低温处理时间与水稻空壳率间的回归分析
• 4.3 结论与讨论
• 第五章 幼苗期低温处理对水稻根系活力的影响及诊断
• 5.1 试验材料和方法
• 5.1.1 试验材料
• 5.1.2 试验方法
• 5.2 结果分析
• 5.2.1 水稻幼苗期不同低温处理下不同品种的根系活力分析
• 5.2.2 不同水稻品种根系活力与温度及处理时间的关系
• 5.3 结论与讨论
• 第六章 东北玉米低温冷害远程诊断系统设计与初步应用
• 6.1 东北地区玉米低温冷害远程诊断系统的构建
• 6.1.1 玉米低温冷害远程诊断预测系统（绥化）的运行环境
• 6.1.2 玉米低温冷害远程诊断预测系统（绥化）流程图
• 6.2 玉米低温冷害远程诊断预测系统的功能
• 6.2.1 初终霜日预测
• 6.2.2 玉米低温冷害的诊断指标
• 6.3 低温冷害诊断系统的应用
• 6.3.1 2010 年绥化地区初终霜日预测
• 6.3.2 2009 年绥化地区玉米灌浆期低温冷害诊断
• 6.4 结论与结论
• 第七章 全文结论和讨论
• 7.1 结论
• 7.2 创新点
• 7.3 后续研究工作建议
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简历